Site Loader

Содержание

Алгоритм в информатике — виды, структура и свойства » Kupuk.net

С помощью компьютера специалисты по информационным системам записывают новые программы, а также анализируют работу и исправляют ошибки в уже имеющихся. Но всё это невозможно совершить без знания алгоритмов. В информатике к изучению этого понятия приступают ещё в школе. Ученики получают первое представление о разных видах алгоритмов, их свойствах и способах создания.

Особенности понятия

Алгоритмы появились вместе с математикой, а первые упоминания о них встречаются в книге математика Мухаммеда бен Мусы аль-Хорезми из города Хорезма. Он описал методы выполнения различных действий с многозначными числами еще в 825 году. Само слово «алгоритм» появилось после того, как книгу ученого перевели на латинский язык в Египте.

Современное определение алгоритма в информатике — это описание действий, последовательное выполнение которых позволяет решить поставленную задачу за конкретное количество шагов.

С этим человек сталкивается каждый день, когда читает рецепты в кулинарных книгах, инструкции к различной технике, правила решения заданий. Но обычно все эти действия выполняются автоматически, без их анализа. Родители сталкиваются с этим понятием, когда объясняют детям, как открыть двери ключом или почистить зубы. Алгоритмов в окружающем мире множество, но есть общие признаки для всех их видов.

Свойства и виды

Для изучения понятия нужно разобраться в свойствах алгоритма в информатике. Их существует несколько:

  • дискретность;
  • детерминированность или определенность;
  • понятность;
  • завершаемость или конечность;
  • массовость или универсальность;
  • результативность.

Согласно свойству дискретности, алгоритмы должны описывать весь процесс решения задания в виде выполнения простых шагов. При этом на пункты отводится определенное количество времени. Каждый шаг должен определяться состоянием системы, то есть при одних и тех же исходных данных результат не меняется. Но есть и вероятностные алгоритмы, где пункты зависят от системы и случайно генерируемых чисел. В этой ситуации понятие становится подвидом обычного.

Понятность заключается в том, что команды алгоритма должны быть доступны конкретному исполнителю и входить в его личную систему. В ходе работы математическая функция при правильно заданных исходных данных выдает результат за определенное количество шагов. Иногда процедура может не завершиться, но вероятность таких случаев стремится к нулю.

Универсальность или массовость позволяет использовать алгоритм с разными наборами начальных данных. Последнее свойство обеспечивает его завершение в виде определенного числа — результата.

У каждого алгоритма есть свои начальные условия, цели и пути решения задачи. Существует большая разница между вычислительными и интерактивными видами. Происхождение первых связано с опытами ученого Тьюринга, они могут преобразовать входные данные в выходные. Вторые предназначены для связи с объектом управления, они работают только под внешним воздействием. Ученые выделяют несколько видов алгоритмов в информатике:

  • детерминированные или жесткие;
  • гибкие;
  • линейные;
  • разветвляющиеся;
  • циклические;
  • вспомогательные;
  • структурные блок-схемы.

Жесткие еще называются механическими, так как чаще всего они используются для работы двигателя или машины. Они задают действия в единственно верной последовательности, что приводит к искомому или требуемому результату при условии выполнения процессов, для которых они и разработаны.

Гибкие алгоритмы делятся на эвристические и вероятностные. Первые используются при различных умственных выводах без строгих аргументов, а вторые дают возможность получить один результат несколькими способами.

Линейный тип — это набор команд, которые выполняются в строгой последовательности. Разветвляющийся включает хотя бы одно условие и при проверке дает разделение на несколько блоков. Появляются альтернативные ветвления программы.

В циклических видах несколько раз повторяются одни и те же действия, при этом меняются исходные данные. Сюда относятся переборы вариантов и бо́льшая часть способов расчета. Циклом в этом случае называют последовательность команд, которые нужно выполнить множество раз для достижения требуемого результата.

Подчиненный или вспомогательный вид является ранее разработанным алгоритмом для быстрого решения задачи. Он необходим для сокращения записи, если в структуре есть одинаковые команды. Схемами называются графические изображения с помощью блоков и соединяющих их прямых линий. Их используют перед программированием в качестве наглядных примеров, поскольку зрительное восприятие позволяет быстрее осмыслить процесс обработки информации и выявить возможные ошибки. В блоках отображаются исходные данные, которые вносятся в компьютер для вычислений.

Способы записи

Алгоритмы записываются несколькими методами. В информатике используется всего три:

  • словесно-формульный;
  • графический;
  • программный.

В первом случае алгоритм записывается простым языком — словами и математическими формулами, что необходимо для понимания его теории. Здесь учитываются исходные данные, действия с ними и условия получения результата. Второй тип записи — компьютерное описание. Для этого применяются языки программирования и сами программы — форсы представления расчетов для их выполнения машиной.

Графическое описание состоит из связанных между собой географических фигур. Основные элементы блок-схем:

  • прямоугольники;
  • эллипсы;
  • ромбы;
  • шестиугольники;
  • стрелки;
  • пунктирные линии;
  • соединительные фигуры.

В прямоугольниках записывают процессы, они указывают на выполнение операций, которые изменяют форму или значение данных. Ромбы содержат способы решения, здесь выбирается следующее направление в зависимости от поставленных условий. Модификации могут передаваться в шестиугольниках, где записываются операции, меняющие команды.

В блок-схемах можно выделить ручной ввод и предопределенные процессы. Первая фигура позволяет исполнителю ввести данные во время работы алгоритма через устройства, подключенные к компьютеру. Второе понятие заключается в использовании заранее записанных алгоритмов.

Графическое изображение содержит блоки документов и дисплеев. Оператор может вводить данные с бумаги и выводить их на нее, а также с помощью устройств, которые воспроизводят информацию на экране (проекторы для интерактивных досок, подключенные к компьютерам планшеты и ноутбуки).

Линии и соединительные фигуры указывают на связи между разными блоками и их последовательность. В схеме есть блоки начала и конца алгоритма, его прерывания, которое может произойти из-за сбоев в программе. Можно также указывать комментарии и пояснения исполнителя, для этого есть отдельные фигуры.

Правила создания

Существует несколько правил создания алгоритмов. Если их соблюдать, то в ходе работы всегда будет верный результат. Форма должна быть настолько простой, чтобы ее понял тот, кто занимается ее разработкой. Также не должно возникнуть проблем с чтением у того, кто будет выполнять описанные действия.

Объект, который проводит расчеты в алгоритме, называется исполнителем. Идеальными считаются роботы, компьютеры и другие машины. Они работают с программами, то есть схемами, написанными определенным языком программирования.

Разобраться с действиями помогут простые примеры алгоритмов по информатике. Когда есть ряд чисел от 1 до 100 и необходимо найти из них простые, то выбираются те, что делятся на единицу и себя. В этом случае используется циклическая структура:

  • сначала нужно взять число 1;
  • проверить, меньше ли оно, чем 100;
  • если да, то узнать, простое ли оно;
  • при выполнении условия записать;
  • перейти к числу 2;
  • повторить операцию.

Такие действия проводят со всеми числами. При этом первые четыре шага будут постоянно повторяться. Если попадается число, не являющееся простым (4, 6, 8 и т. д. ), то его нужно просто пропустить. Алгоритм в этом случае обладает предусловиями, то есть проверки происходят в начале цикла.

Анализ работы

Распространение информационных технологий привело к увеличению риска сбоев в работе программ. Предотвратить появление ошибок в алгоритмах можно с помощью доказательства их корректности математическими средствами. Такой анализ называется формальным методом, он предусматривает использование специального набора инструментов.

Гипотеза Ричарда Мейса утверждает, что избежать ошибок легче, чем их устранить. Благодаря доказательству корректности программ можно выявить их свойства, применяемые ко всем видам входных данных. Само понятие делится на две разновидности — частичную и полную. При первом типе корректности алгоритм дает правильный результат только для тех случаев, когда он завершается. Во втором случае программа завершает работу корректно для всего диапазона данных.

Исполнители во время проверки сравнивают выдаваемые данные со спецификой требуемого результата. Для доказательства корректности используются предусловия и постусловия. Первые должны выполняться перед включением программы, вторые — после завершения ее работы. Формальные методы успешно применяются для многих задач: верификации программ и микропроцессоров, разработки искусственного интеллекта, электронных схем и автоматических систем для железной дороги, спецификации стандартов.

Для выполнения алгоритма нужно только конкретное количество шагов, но на практике для этого потребуется много времени. В связи с этим введено понятие сложности. Она бывает временной, вычислительной и связанной с размерами алгоритма. Для увеличения эффективности используются быстрые программы, которые появились еще в 50-х годах прошлого века.

Какие существуют известнейшие алгоритмы в истории математики и информатики

В информатике и профессиональном программировании всегда много времени уделяют изучению алгоритмов. Мы хотим внести свою лепту в изучение алгоритмов и рассказать, какие бывают алгоритмы в информатике и программировании. Также мы приведем известнейшие алгоритмы информатики и математики, без которых трудно представить современный IT-мир.

Алгоритм в широком смысле — это последовательные действия, которые приводят к достижению заданного результата. Каждый алгоритм должен детально описывать действия пользователя или программы, чтобы достичь решения поставленной задачи. В информатике, математике и программировании много задач, которые решаются при помощи алгоритмов.

Какие бывают алгоритмы в информатике, математике и программировании

Каждому алгоритму могут быть свойственны:

  • определенность — возможность получить определенный результат при наличии определенных исходных данных;

  • результативность — гарантия, что при наличии определенных исходных данных будет найдено ожидаемое решение;

  • массовость — гарантия, что описанный однажды алгоритм можно постоянно применять для решения задач определенного типа;

  • дискретность — свойство алгоритма «разделяться» на несколько отдельных этапов с собственной важностью и назначением.

Основные виды алгоритмов:

  1. Линейный алгоритм.

    В эту категорию входят самые простые алгоритмы, которые включают в себя строго последовательные действия. Например, как в жизни человека при сборах на работу: проснуться от будильника, сходить в туалет и умыться, почистить зубы, сделать зарядку, позавтракать, одеться, обуться, выйти из дома. Конец алгоритма. У разных людей последовательность действий может меняться, но линейность все равно будет соблюдаться: сначала выполняется одно действие, а потом другое.

  2. Разветвленный алгоритм. В эту категорию входят алгоритмы, в которых присутствуют различные условия. То есть при одном условии алгоритм выполняется по одному сценарию, при другом условии — по другому сценарию. Продолжим нашу историю. Человек вышел из дома и пришел на автобусную остановку. Если успел на автобус, значит, поедет на работу на автобусе, если опоздал — на метро или такси, но на работе он должен быть вовремя.

  3. Циклический алгоритм. Эта категория алгоритмов включает в себя сложные алгоритмы, которые работают до определенного условия. Пока оно не будет найдено, в таких алгоритмах повторяется набор действий. Продолжим нашу историю. Один рабочий день — это цикл. Провести выходные с семьей — это условие циклического алгоритма. Человек будет постоянно ходить на работу, пока не выполнится условие «выходные», — тогда он выйдет из «рабочего цикла».

Бывают и смешанные алгоритмы, когда все три вида алгоритмов входят в состав одного. В смешанных алгоритмах включение или выключение более простых действий регулируется определенными условиями. Вернемся к нашему примеру. У человека есть цель — «заработать миллион». Это будет большим смешанным алгоритмом, куда входят другие более простые алгоритмы:

  • линейный — «сборы на работу»;

  • разветвленный — «поездка на работу»;

  • цикличный алгоритм — «рабочая неделя».

Все эти алгоритмы будут крутиться в смешанном цикле, пока человек не «заработает миллион».

Это общее описание свойственно алгоритмам из информатики, математики и программирования. К примеру, «смешанные» алгоритмы часто используются при программировании сложных программ. А без простых видов алгоритмов вообще не обходится ни одна программа. 

Известнейшие алгоритмы в истории информатики и математики

Когда мы выходим в сеть, тогда вообще не замечаем, что нас окружают уникальные алгоритмы, которые сделали нашу жизнь проще и удобнее. О некоторых алгоритмах мы сейчас поведаем.

  1. Поиск Google. Это сложный алгоритм поиска, основанный на искусственном интеллекте. Описывать его — писать отдельную статью. На сегодняшний день поисковые алгоритмы Гугла считаются самыми эффектным, а на их долю приходится около 80% всех поисковых запросов в мире.

  2. Новостная лента в Facebook. Это уникальный алгоритм для соцсетей, который обрабатывает несколько десятков параметров, прежде чем показать пост пользователю. Например: статус автора, число комментариев и нажатий «Поделиться», скорость реакции пользователей на пост, интересы пользователя и др.

  3. Алгоритмы рекомендаций и рекламы. Это схожие алгоритмы. Алгоритм рекомендаций работает внутри интернет-магазина, а рекламные алгоритмы работают при каждой активации браузера и «ходят» за пользователем постоянно. Благодаря рекламным алгоритмам работает контекстная реклама в Гугле и Яндексе. Эти алгоритмы анализируют сотни показателей, прежде чем показать рекламу: начиная от поисковых запросов и моментов, на которых пользователь задержал внимание, и заканчивая анализом содержания почтовых писем, чтобы выяснить, чем интересуется пользователь. Сюда же входит: анализ фотографий, соцсетей, просмотренных фильмов, взаимодействие с веб-ресурсами др.

  4. Алгоритм CRUSH или Criminal Reduction Utilising History. Алгоритм на основе искусственного интеллекта и big data, который позволяет прогнозировать и предотвращать преступления. Пока такими программами пользуются полицейские подразделения США и Канады.

  5. Алгоритмы преобразования Фурье. Эти алгоритмы лежат в основе всего IT: интернета, Wi-Fi, телефонов, компьютеров, маршрутизаторов, спутников. Простыми словами, при помощи них различные физические сигналы преобразуются в цифровой вид. Например, звук, который мы слышим из компьютера или телефона, получается при помощи алгоритмов Фурье.

  6. Алгоритм Дейкстры. Этот алгоритм служит для поиска кратчайшего пути в графе. Но интересен он тем, что лежит в основе современного интернета.

  7. Алгоритмы сжатия. Невозможно определить, какой из алгоритмов сжатия лучший, потому что всеми ими пользуются люди. К таким алгоритмам относятся: ZIP, MP3, JPEG и др. Эти алгоритмы используются для «уменьшения» объема информации разного вида, поэтому очень распространены.

  8. Алгоритмы генерации случайных чисел. Генераторов абсолютно случайных чисел пока не существует, но существуют генераторы псевдослучайных чисел, которые активно используются людьми. Такие генераторы применяются: в приложениях, криптографии, хешировании, видеоиграх, в разработке, в лотереях и др.

Заключение

Теперь вы знаете, какие бывают алгоритмы в информатике. Информатика, математика и программирование — взаимосвязанные науки, у которых даже алгоритмы общие. Отсюда и появилось мнение, что все программисты — «математики». Но это не совсем так. Программирование — широкое поле для деятельности. Поэтому в ряде направлений без математики и информатики действительно нечего делать. А в других направлениях, таких как веб-дизайн, например, без этих знаний можно обойтись. Однако это не повод не изучать алгоритмы.

Тест: Алгоритмы — Информатика 10 класс

Алгоритмы

Алгоритмы, свойства и виды алгоритмов. Способы записи алгоритмов.

Информатика 10 класс | ID: 8199 | Дата: 21.4.2016

Помещать страницу в закладки могут только зарегистрированные пользователи
Зарегистрироваться

Вопрос № 1


Алгоритм — это:

правила выполнения определенных действий
ориентированный граф, указывающий порядок выполнения некоторого набора команд
описание последовательности действий, строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов
набор команд для компьютера
протокол вычислительной сети

Вопрос № 2

Алгоритм называется линейным, если

он составлен так, что его выполнение предполагает многократное повторение одних и тех же действий
ход его выполнения зависит от истинности тех или иных условий

его команды выполняются в порядке их естественного следования друг за другом независимо от каких-либо условий
он представим в табличной форме
он включает в себя вспомогательный алгоритм

Вопрос № 3

Алгоритм называется циклическим, если

он составлен так, что его выполнение предполагает многократное повторение одних и тех же действий
ход его выполнения зависит от истинности тех или иных условий
его команды выполняются в порядке их естественного следования друг за другом независимо от каких-либо условий
он представим в табличной форме
он включает в себя вспомогательный алгоритм

Вопрос № 4

Алгоритм включает в себя ветвление, если

он составлен так, что его выполнение предполагает многократное повторение одних и тех же действий
ход его выполнения зависит от истинности тех или иных условий
его команды выполняются в порядке их естественного следования друг за другом независимо от каких-либо условий
он представим в табличной форме
он включает в себя вспомогательный алгоритм

Вопрос № 5

Свойством алгоритма является:

результативность
цикличность
возможность изменения последовательности выполнения команд
возможность выполнения алгоритма в обратном порядке
простота записи на языках программирования

Вопрос № 6

Свойство алгоритма, заключающиеся в том, что каждый шаг исполнителя может и должен быть истолкован одним и только одним способом, называется

дискретность
детерминированность
определенность
массовость
результативность

Вопрос № 7

Свойство алгоритма, заключающиеся в том, что алгоритм поддается расчленению на элементарные шаги, которые могут быть исполнены при помощи системы команд исполнителя, называется

дискретность
детерминированность
конечность
массовость
результативность

Вопрос № 8

Свойство алгоритма, заключающиеся в отсутствие ошибок, алгоритм должен быть составлен только из команд, понятных исполнителю, называется

дискретность
детерминированность
массовость
понятность
конечность

Вопрос № 9

Свойство алгоритма, заключающиеся в том, что один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными, называется

дискретность
детерминированность
конечность
массовость
результативность

Вопрос № 10

Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется

исполнителем алгоритмов
программой
текстовкой
листингом
протоколом алгоритма

Вопрос № 11

Назовите основное свойство алгоритма, которое обеспечивает возможность получения результата после конечного числа шагов?

результативность
дискретность
конечность
точность

Вопрос № 12

Графическое задание алгоритма (блок-схема) — это:

Способ представления алгоритма с помощью геометрических фигур
Система обозначения правил для единообразной и точной записи алгоритмов их исполнения
Представление алгоритма в форме таблиц и расчетных формул
Схематическое изображение в произвольной форме

Вопрос № 13

Свойство алгоритма — дискретность — обозначает:

Команды должны следовать последовательно друг за другом
Разбиение алгоритма на конечное число простых шагов
Строгое движение как вверх, так и вниз
Каждая команда должна быть описана в расчете на конкретного исполнителя

Вопрос № 14

Какой из документов является алгоритмом?

Расписание движения поездов
Инструкция по приготовлению пищи
Правила техники безопасности
Список книг в школьной библиотеке

Вопрос № 15

Какой алгоритм должен быть выбран при решении квадратного уравнения?

разветвляющийся
циклически-разветвляющийся
циклический
линейный

Вопрос № 16

На кого рассчитан алгоритм, написанный на естественном языке?

на всех одновременно
на человека
на робота
на ЭВМ

Вопрос № 17

Какая фигура в блок-схеме предназначене для вывода данных ?

прямоугольник
параллелограмм
ромб
трапеция

Вопрос № 18

Сколько существует видов разветвленного алгоритма?

1
4
2
3

7.

1. Что такое алгоритм? 7.2. Что такое «Исполнитель алгоритма»? 7.3. Какими свойствами обладают алгоpитмы?

Главная  > Справочник по образованию  > Энциклопедия де-факто  > Математика и компьютерные дисциплины  > Информатика  > Электронная версия учебника по информатике 10-11  > Глава 1.7. Алгоритмы. Алгоритмизация. Алгоритмические языки   > 7.1. Что такое алгоритм? 7.2. Что такое «Исполнитель алгоритма»? 7.3. Какими свойствами обладают алгоpитмы?

7.1. Что такое алгоритм?

Алгоpитм — точное и понятное пpедписание исполнителю совеpшить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

Название «алгоритм» произошло от латинской формы имени среднеазиатского математика аль-Хорезми — Algorithmi. Алгоритм — одно из основных понятий информатики и математики.

7.2. Что такое «Исполнитель алгоритма»?

Исполнитель алгоритма — это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Исполнителя хаpактеpизуют:

  •  
    • сpеда;
    • элементаpные действия;
    • cистема команд;
    • отказы.

Сpеда (или обстановка) — это «место обитания» исполнителя. Напpимеp, для исполнителя Pобота из школьного учебника [1] сpеда — это бесконечное клеточное поле. Стены и закpашенные клетки тоже часть сpеды. А их pасположение и положение самого Pобота задают конкpетное состояние среды.

Система команд. Каждый исполнитель может выполнять команды только из некотоpого стpого заданного списка — системы команд исполнителя. Для каждой команды должны быть заданы условия пpименимости (в каких состояниях сpеды может быть выполнена команда) и описаны pезультаты выполнения команды. Напpимеp, команда Pобота «ввеpх» может быть выполнена, если выше Pобота нет стены. Ее pезультат — смещение Pобота на одну клетку ввеpх.

После вызова команды исполнитель совеpшает соответствующее элементаpное действие.

Отказы исполнителя возникают, если команда вызывается пpи недопустимом для нее состоянии сpеды.

Обычно исполнитель ничего не знает о цели алгоpитма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов «почему» и «зачем».

В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является компьютер.

7.3. Какими свойствами обладают алгоpитмы?
Основные свойства алгоритмов следующие:

Понятность для исполнителя — т.е. исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять.

Дискpетность (прерывность, раздельность) — т.е. алгоpитм должен пpедставлять пpоцесс pешения задачи как последовательное выполнение пpостых (или pанее опpеделенных) шагов (этапов).

Опpеделенность — т.е. каждое пpавило алгоpитма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для пpоизвола. Благодаpя этому свойству выполнение алгоpитма носит механический хаpактеp и не тpебует никаких дополнительных указаний или сведений о pешаемой задаче.

Pезультативность (или конечность). Это свойство состоит в том, что алгоpитм должен пpиводить к pешению задачи за конечное число шагов.

Массовость. Это означает, что алгоpитм pешения задачи pазpабатывается в общем виде, т. е. он должен быть пpименим для некотоpого класса задач, pазличающихся лишь исходными данными. Пpи этом исходные данные могут выбиpаться из некотоpой области, котоpая называется областью пpименимости алгоpитма.

Другие записи

10.06.2016. 7.17. Какие компоненты образуют алгоритмический язык? 7.18. Какие понятия используют алгоритмические языки?

7.17. Какие компоненты образуют алгоритмический язык? Алгоритмический язык (как и любой другой язык) образуют три его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика. Алфавит — это фиксированный…

10.06.2016. 7.19. Что такое стандартная функция?

При решении различных задач с помощью компьютера бывает необходимо вычислить логарифм или модуль числа, синус угла и т.д. Вычисления часто употребляемых функций осуществляются посредством подпрограмм,…

10. 06.2016. 7.20. Как записываются арифметические выражения?

Арифметические выражения записываются по следующим правилам:   Нельзя опускать знак умножения между сомножителями и ставить рядом два знака операций. Индексы элементов массивов записываются…

10.06.2016. 7.21. Как записываются логические выражения?

В записи логических выражений помимо арифметических операций сложения, вычитания, умножения, деления и возведения в степень используются операции отношения (больше),…

10.06.2016. 7.22. Упражнения

7.1. Запишите по правилам алгоритмического языка выражения: a) e) б) ж) в) з) г) и) д) к) {Ответ См. документ «7.23 Ответы»} 7. 2. Запишите…

Урок информатики в 4 классе по теме «Какие бывают алгоритмы»

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Используемые методы, приемы, формы

Формируемые УУД

Самоопределение к деятельности. Организационный момент

Включение в деловой ритм.

Эпиграф

Прежде чем что-нибудь делать, надо составить план”, — говорила Алиса из сказки “Алиса в Стране Чудес” Льюиса Кэрролла. Алиса была очень любопытной девочкой, она строила самые фантастические планы, но редко доводила их до конца, из-за чего частенько попадала в самые невероятные ситуации. Я желаю, чтобы все наши начинания, наши планы мы доводили до конечного результата и результат оказывался положительным.

Настрой на урок

Фронтальная работа с классом.

Личностные: самоопределение; Регулятивные: целеполагание — как постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимся, и того, что еще неизвестно;

Коммуникативные: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками.

Актуализация имеющихся знаний учащихся

Выявление уровня знаний.

Отгадайте ребус:

-Дайте определения алгоритма?

Алгоритмом мы будем называть обладающее особыми свойствами подробное описание способа решения класса задач.

Алгоритм – это модель сложного действия, представленная на носителе в виде описания последовательности элементарных действий (шагов, команд, инструкций)

Алгоритм – это модель процесса решения задачи.

— Допиши условия, при которых последовательность действий является алгоритмом:

Первое условие, которому последовательность действий должна удовлетворять, — она должна быть предназначена для решения не одной конкретной задачи, а может быть использована для решения целого класса задач.

Второе условие – последовательность должна состоять из конечного ряда инструкций (шагов-команд), то есть эта последовательность должна обязательно завершиться

Третье условие – каждая инструкция должна быть конкретной, понятной тому, кто будет её исполнять

Четвертое условие – исполнение последовательности команд–инструкций должно привести к конкретному результату

Выполняют задание, тренирующее отдельные способности к учебной деятельности, мыслительные операции и учебные навыки.

Ответы детей (АЛГОРИТМ)

Дети работают у доски и на месте.

Фронтальная работа с классом

Коммуникативные: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками; умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли; способен договариваться, учитывать интересы других, сдерживать свои эмоции, проявляет доброжелательное внимание к окружающим.

Познавательные: логический анализ объектов с целью выделения признаков

Общеучебные: осознанное и произвольное построение речевого высказывания в устной и письменной форме

Личностные: Имеет внутреннюю позицию, адекватную мотивацию учебной деятельности, включая учебные и познавательные мотивы.

Регулятивные

Умеет проявлять инициативность и самостоятельность в разных видах детской деятельности.

Постановка учебной задачи, формулировка темы урока и целей.

Активизация знаний учащихся. Создание проблемной ситуации.

Что сегодня на уроке можно ещё изучить про алгоритмы?

Мы ответим на вопрос:

Какие бывают алгоритмы?

— Какие цели мы для себя поставим?

(дети сами формулируют цель урока, учитель обобщает всё сказанное детьми)

Сегодня на уроке мы вспомним понятия алгоритма, узнаем, какие бывают алгоритмы. Научимся составлять алгоритмы различных видов.

Ставят цели, формулируют тему урока

Регулятивные: Выделяет ориентиры действия в новом учебном материале.

Планирует совместно с учителем свои действия в соответствии с поставленной задачей и условиями её реализации.

Коммуникативные: планировать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками: определяет цель, функции участников, способ взаимодействия.

Изучение нового материала

Примеры:

Рассмотрим алгоритм представления информации на носителе, который мы составили на прошлом уроке. (вставить) Алгоритмы по способу записи бывают текстовые и графические алгоритмы.

И в текстовой, и в графической форме в таблице записан один и тот же алгоритм. И в том и в другом случае мы видим слова «начало» и «конец», так как у любого сложного действия есть начало и конец. Но это не команды. Это так называемые неисполняемые инструкции. Между неисполняемыми инструкциями располагаются исполняемые инструкции: «Воспринять», «Запомнить», «Выбрать», «Преобразовать», «Представить».

Вывод: Алгоритм может быть представлен в виде текста на естественном языке или графически блок-схемой.

-К нам в гости пришла девочка. Да она оказывается к нам с просьбой. Давайте поможем девочке и составим алгоритм открывания двери. На рабочем столе сор давайте уберём мусор (ребенок у доски).

Появляются подсказки, и дети у доски составляют нужный алгоритм.

Все шаги данного алгоритма выполняются последовательно один за другим.

Какой можно сделать вывод?

Как может называться такой алгоритм?

Алгоритм называют линейным, если все шаги алгоритма выполняются последовательно один за одним.

Лена нам приготовила новое задание:

Лена попросила Сашу задумать двузначное число и если задуманное число чётное, то разделить его на два и назвать результат. Если задуманное число нечётное, то ничего не делать, а просто назвать это число.

Давайте попробуем составить алгоритм решения данной задачи. Появляется словосочетание «Если …,то …»

Мы столкнулись с проблемой, линейный алгоритм у нас никак не получится, у нас не получается его записать.

Введем новое обозначение команды с вопросом. Как вы думаете, какую фигурку нам взять, чтобы у неё было два выхода в разные стороны и конечно вход? Это ромб, в нём мы напишем вопрос.

Попробуем составить алгоритм решения задачи с помощью блок-схемы.

Ребята это линейный алгоритм?

А как мы его назовем? У него как бы ветки в разные стороны. (ветвление)

А
лгоритм с ветвлением содержит блок выбора с условием, в котором один вход и два выхода: «Да» «Нет».

Повторим всё изученное.

Дети сами ищут пути решения. Работают у доски. Отвечают на вопросы учителя.

Фронтальная работа с классом

Регулятивные: контроль в форме сличения способа действия и его результата с заданным эталоном с целью обнаружения отклонений от него; выделение и осознание учащимся того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, оценивание качества и уровня усвоения;

· саморегуляция как способность к мобилизации сил и энергии; способность к волевому усилию – выбору в ситуации мотивационного конфликта и к преодолению препятствий.

Коммуникативные: постановка вопросов – инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации;

· разрешение конфликтов – выявление, идентификация проблемы, поиск и оценка альтернативных способов разрешение конфликта, принятие решения и его реализация;

· управление поведением партнера – контроль, коррекция, оценка действий партнера;

· умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли

Личностные: имеет внутреннюю позицию, адекватную мотивацию учебной деятельности, включая учебные и познавательные мотивы.

Закрепление изученного материала

1.Самотоятельная работа по группам.

Класс делится на 3 группы. Каждая группа получает по 2 задания на выбор. Обсуждают решение в группах и поочередно выполняют у доски, остальные дети проверяют. (Задание у доски).

Буратино загадал нам задания, а робот нам поможет их выполнить.

Составление электронных алгоритмов:

«Почисти ковер»

«Сделай бутерброд»

«Завари чай»

«Погладь рубашку»

«Сходи в кино»

«Передай сообщение по телефону»

Обобщение изученного на уроке, подготовка к проведению итогового теста.

1. Алгоритмы можно разделить по способу записи (форме представления) на текстовые (описание на естественном языке) и графические (блок-схема).

2. Алгоритм на естественном языке даёт более подробную информацию, а блок-схема — более наглядную.

3. Текстовое описание и блок-схема — это две разные модели процесса решения одной и той же задачи

4. Линейный алгоритм состоит из последовательности шагов, которые исполняются один за другим. Алгоритм с ветвлением содержит блок выбора с условием, в котором один вход и два выхода: «Да» «Нет».

Дети работают в группах составляя алгоритмы.

В группах взаимопомощь.

Групповая работа

Регулятивные: выделение и осознание учащимся того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, оценивание качества и уровня усвоения;

· саморегуляция как способность к мобилизации сил и энергии; способность к волевому усилию – выбору в ситуации мотивационного конфликта и к преодолению препятствий.

Коммуникативные: постановка вопросов – инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации;

· разрешение конфликтов – выявление, идентификация проблемы, поиск и оценка альтернативных способов разрешение конфликта, принятие решения и его реализация;

· управление поведением партнера – контроль, коррекция, оценка действий партнера;

Личностные: имеет внутреннюю позицию, адекватную мотивацию учебной деятельности, включая учебные и познавательные мотивы.

Итог урока

Тест с использованием системы голосования Smart Response

Вопросы теста:

    1. Р
      азгадайте ребус:

      1. По способу записи алгоритмы бывают ________ и графические.

        1. Алгоритм называют ___________, если все шаги алгоритма выполняются последовательно один за одним.

          1. Алгоритм __________ содержит блок выбора с условием, в котором один вход и два выхода «Да» и «Нет».

            1. Определите тип алгоритма и форму его представления.

              1. Определите тип алгоритма и форму его представления.


                1. Как называются в алгоритме слова «Начало» и «Конец»?

                  1. Как называют наглядную модель процесса решения задачи.

                  Подведение итогов и по ним выставляются оценки детям.

Выполняют тест в системе голосования Smart Response

Индивидуальная работа

Личностные: имеет внутреннюю позицию, адекватную мотивацию учебной деятельности, включая учебные и познавательные мотивы.

Регулятивные: выделение и осознание учащимся того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, оценивание качества и уровня усвоения;

— саморегуляция как способность к мобилизации сил и энергии; способность к волевому усилию

– выбору в ситуации мотивационного конфликта и к преодолению препятствий.

Рефлексия

На кубике, выполненном с помощью возможностей программы Smart Notebook 11 для интерактивной доски, выскакивает продолжение предложения, которое ребенок должен дополнить.

Сегодня на уроке ….

Я узнал

Я научился

Было сложно

Было легко

Мне понравилось

Не понравилось

На экране вы видите желтые смайлики, но у них не нарисована улыбка.

Если вам урок понравился, и вы для себя узнали много нового, нарисуйте ему улыбку.

Если вы остались безразличны к происходящему на уроке, то нарисуйте ротик в виде прямой.

Если вам не понравился наш урок, то нарисуйте грустное лицо смайлику.

(Учитель делает вывод о нарисованных смайликах).

Высказывают мнение об уроке.

Индивидуальная работа

Личностные: имеет внутреннюю позицию, адекватную мотивацию учебной деятельности, включая учебные и познавательные мотивы.

Регулятивные: выделение и осознание учащимся того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, оценивание качества и уровня усвоения;

· саморегуляция как способность к мобилизации сил и энергии; способность к волевому усилию – выбору в ситуации мотивационного конфликта и к преодолению препятствий.

Домашнее задание

Домашнее задание:

Пункт 16 Вопросы стр. 127

Нарисовать блок – схему к сказке «Репка».

Записи в дневниках

Индивидуальная работа

Молодцы! Спасибо за урок!

Алгоритмы и программирование


Алфавит Qbasic включает следующие наборы символов:

 

Специальные символы: 

Символ

 

Назначение

Арифметические действия

(    )

Скобки; действия в скобках выполняются в первую очередь. 3.

 *

Умножение

 /

Деление

или MOD

Целочисленное деление ( 9 \ 2=4).

 DIV

Остаток от деления  (9 DIV 2 = 1)

 +

Сложение

 —

Вычитание

Операции сравнения

=

Равно

>

Больше

<

Меньше

>=

Больше или равно

<=

Меньше или равно

<>

Не равно

Логические операции

NOT

Логическая операция НЕ

AND

Логическая операция  И

OR

Логическая операция ИЛИ

Другие символы

“”

Текстовая константа

Начало комментария к программе

$

Текстовый тип данных

%

Целый тип данных

,  :  ;

Разделители (в разных случаях используют разные знаки для разделения однотипных элементов строки).

.

Отделяет целую часть числа от десятичной дроби.

 

Компьютерная программа всегда так или иначе использует и обрабатывает данные. Данные можно ввести в программу в виде констант, переменных или массивов. Кроме того каждый вид величин разделяется на типы данных( числовые, строковые, логические и т.д.).

Константа — величина, которую компьютер не может изменить в ходе выполнения программы. В Qbasic константы чаще всего задаются в явном виде, то есть числовые константы записываются как числа, строковые — как текст, заключенный в кавычки и т.д. (можно также задавать константы с помощью имен, в этом случае значения констант задаются в разделе описаний в начале программы).

Переменная — величина, значение которой может меняться в ходе выполнения программы. Переменные задаются с помощью имен. Переменную в программировании можно понимать как ячейку памяти для временного хранения информации.

Массив- совокупность однотипных данных, имеющих общее имя. Массивы позволяют организовать циклы обработки данных в которых параметр цикла указывает на индекс элемента массива. Их классифицируют по типу данных (числовые, строковые, логические) и по размерности (одномерные, двухмерные, трехмерные и т.д.). Каждый элемент массива представляет собой переменную величину. Для указания на элемент массива в программе записывается имя массива и рядом в скобках набор индексов (для одномерных-1 индекс; для двухмерных -2 (строка, столбец) и т.д.), например A(17) — 17й по счету элемент одномерного массива А. Значение, хранящееся в нем, не связано с его номером.

 Числовые функции 

Функция QBASIC

 

Примечания

Математика

ABS ( X )

 

модуль

SIN ( Х )

Х – в радианах

sin x

COS ( Х )

Х – в радианах

cos x

TAN ( Х )

 

tg x

LOG ( Х )

Для Х > 0

ln x

EXP ( Х )

 

ex

SQR ( Х )

Для Х>=0

Квадратный корень из Х

INT ( Х )

Округление до ближайшего меньшего целого

FIX ( Х )

Отбрасывание дробной части

RND ( Х )

Генератор случайного числа

      Х — аргумент числовой функции. Аргументом числовой функции может быть числовая константа, числовая переменная или выражение.

 

Строковые функции и функции преобразования типов

Функция QBASIC

 

Примечания

МID$ ( Х$,N,K )  

Возвращает из Х$ фрагмент, начиная с N-го символа длиной в K символов.

LEFT$ ( Х$,N )  

Возвращает из Х$ фрагмент, левее N-го символа.

RIGHT$ ( Х$,N )

Возвращает из Х$ фрагмент, правее N-го символа.

ASC ( Х$ )         

Возвращает код первого символа Х$

CHR$ ( Х )          

Возвращает знак, соответствующий коду Х, Х должен быть в пределах от 0 до 255.

LEN ( X$ )         

Возвращает длину Х$ ( в количестве знаков ).

INKEY$             

Считывает содержимое буфера клавиатуры.

 Здесь Х$ — любая текстовая константа, переменная или выражение; N, K, X – числовые константы, переменные или выражения.

 

 Операторы описания и объявления

DIM список — служит для описания переменных и массивов. Обязательно только описание массивов.

DECLARE SUB имя (формальные параметры) — объявляет процедуру.

 

Операторы ввода данных.

INPUT “приглашение”; список переменных — служит для ввода данных с клавиатуры, например:

        INPUT”Введите массу и ускорение”; m,a

 Когда в программе встречается такой оператор, компьютер приостанавливает  выполнение программы, выдает на экран текст приглашения и ждет ввода данных. Данные вводятся с клавиатуры пользователем программы. Их количество и тип должны соответствовать списку переменных! Совместно с оператором  INPUT удобно использовать операторы COLOR  LOCATE. Первый регулирует цвет текста, а второй местоположение текста на экране. Например, чтобы вводить данные из центра экрана, а приглашение печаталось красным цветом, можно применить следующий фрагмент программы:

COLOR 4

LOCATE  14, 35

INPUT “Введите массу и ускорение “; m,a

  

DATA список данных

READ список переменных

Служат для автоматического ввода данных из программы. Оператор  DATA  должен предшествовать оператору (или операторам)  READ. Чтение данных производится последовательно.

 

Оператор присваивания

 Имя переменной = выражение

Присваивает переменной, имя которой находится слева от знака = (знак присваивания) значение выражения  находящегося справа. Старое значение переменной при этом теряется. Например:

A = A + 1

Берется значение переменной А, к нему добавляется единица, полученное значение записывается обратно в переменную А

 

Операторы вывода данных

PRINT список вывода — служит для вывода текстовых и числовых  данных на экран. Список для вывода может включать в себя константы, переменные и выражения. Константы выводятся без изменений, вместо переменных и выражений печатаются их текущие значения. Совместно с PRINT  удобно использовать операторы LOCATE  COLOR. Например:

COLOR 2

LOCATE 15, 35

PRINT  “Сила =”; F; “H”

В результате выполнения программы в центре экрана зелёным цветом будет выведено:

 Сила = 129.81 H

 

BEEP — выводит звуковой сигнал.

SOUND частота, длительность — выводит звуковой сигнал заданной длительности и частоты.

PLAY”символьное выражение — позволяет создавать музыкальные фрагменты (см. справку  Qbasic).

 

SCREEN номер— включает графический режим. Допустимые номера режимов 1,2,8,9,12. Наилучшее качество изображения (640*480 пикселей, 16 цветов) обеспечивает  12 режим.

CLS — очищает экран.

LINE (x1, y1)-(x2, y2), цвет — рисует линию от точки Х1,У1 до Х2,У2 указанным цветом.

LINE (x1, y1)-(x2, y2), цвет, b — рисует рамку с углами в точках Х1,У1 и Х2,У2 указанным цветом.

LINE (x1, y1)-(x2, y2), цвет, bf — рисует закрашенный прямоугольник.

PSET (x, y), цвет — устанавливает точку.

CIRCLE (x, y), радиус, цвет — рисует окружность с центром в точке Х,У указанного цвета и радиуса.

PAINT (x,y), c1, c2 — выполняет заливку начиная с точки Х,У цветом С1. Заливка ограничивается линией цвета С2.

DRAW”символьное выражение – позволяет создавать сложные рисунки (см. справку  Qbasic).

 Операторы переходов

 GOTO  Метка — передает управление на строку с указанной меткой.

GOSUB Метка — передает управление в подпрограмму, начинающуюся с указанной метки.

 RETURN — возвращает управление после окончания подпрограммы, в основную программу.

EXIT — передает управление на строку, следующую за концом текущей структуры.

CALL  Имя (фактические параметры) — передает управление процедуре с указанным именем и фактическими параметрами.

 Оператор конца программы 

END — завершает выполнение программы.

 

 Операторы ветвлений

 

Неполное ветвление:

IF  условие THEN Оператор — если условие – истина, то выполняется оператор после ключевого слова  THEN. Затем управление передаётся на следующую строку программы. Если условие – ложь, то управление сразу передается на следующую строку программы.

 

IF условие THEN

      Группа операторов

END IF

 — если условие – истина, то выполняется группа операторов между  THEN и END IF. Затем управление передаётся на следующую за END IF  строку  программы. Если условие – ложь, то управление сразу передается на следующую за END IF строку программы.

 Полное ветвление:

IF условие THEN оператор_1 ELSE оператор_2  — если условие – истина, то выполняется оператор1, иначе выполняется оператор2  . Затем управление передаётся на следующую строку программы.

 

IF условие THEN

        Группа операторов 1

ELSE

        Группа операторов 2

END IF

 — если условие – истина, то выполняется блок операторов 1, иначе выполняется блок операторов 2  . Затем управление передаётся на следующую за  END IF  строку программы.  

Выбор:

SELECT CASE выражение для сравнения

   CASE условие 1

      Группа операторов 1

   CASE условие 2

      Группа операторов 2

………….

   ELSE CASE

      Группа операторов  N

END SELECT

— если  условие 1 — истина, то выполняется блок операторов 1 и осуществляется переход на строку программы, следующую за  END SELECT; если условие 2 — истина, то выполняется блок операторов 2  и осуществляется переход на строку программы, следующую за   END SELECT и т. д., если все условия – ложь, то выполняется блок операторов   N  и осуществляется переход на строку программы, следующую за  END SELECT.

 

Операторы циклов

 DO  WHILE   условие                         DO                                                 WHILE  условие

Группа операторов                            Группа операторов                     Группа операторов

LOOP                                                     LOOP WHILE  условие               WEND

— выполняет группу операторов, пока условие – истина (такие циклы называются циклами «ПОКА»).

 

DO UNTIL  условие                                  DO

Группа операторов                                  Группа операторов

LOOP                                                          LOOP UNTIL условие

— выполняет группу операторов до выполнения условия (такие циклы называются циклами «ДО»).

 

FOR Параметр = Начальное значение  TO  Конечное значение STEP шаг

Группа операторов

NEXT Параметр

— выполняет группу операторов фиксированное число раз. Количество повторений зависит от начального значения и конечного значения параметра, а также шага.  Переменная – параметр изменяется от начального значения,  увеличиваясь (или уменьшаясь, если шаг отрицательный) каждый раз на величину шага. Цикл завершает работу, когда значение параметра достигает (или превышает) конечное значение.

 

Процедуры

SUB Имя (формальные параметры)

  Группа операторов

END SUB

—  содержит группу операторов – процедуру; обращение к процедуре выполняется оператором САLL. К одной и той же процедуре можно обращаться многократно, задавая при этом различные фактические параметры.

В начало темы

информатика | Определение, типы и факты

портативный компьютер

Просмотреть все средства массовой информации

Ключевые люди:
Джон фон Нейман Ванневар Буш Алан Тьюринг Джулиан Ассанж Стив Возняк
Похожие темы:
Закон Мура Премия Тьюринга распознавание образов анализ алгоритмов развитие жизненного цикла

Просмотреть весь соответствующий контент →

Популярные вопросы

Что такое информатика?

Информатика — это изучение компьютеров и вычислений, а также их теоретических и практических приложений. Информатика применяет принципы математики, инженерии и логики к множеству функций, включая формулировку алгоритмов, разработку программного и аппаратного обеспечения и искусственный интеллект.

Кто самые известные компьютерщики?

Среди самых влиятельных ученых-компьютерщиков — Алан Тьюринг, взломщик кодов времен Второй мировой войны, которого обычно называют «отцом современных вычислений»; Тим Бернерс-Ли, изобретатель Всемирной паутины; Джон Маккарти, изобретатель языка программирования LISP и пионер искусственного интеллекта; и Грейс Хоппер, офицер ВМС США и ключевая фигура в разработке первых компьютеров, таких как UNIVAC I, а также в разработке компилятора компьютерного языка.

Что вы можете делать с информатикой?

Информатика применяется в широком спектре дисциплин, включая моделирование последствий изменения климата и вируса Эбола, создание произведений искусства и визуализацию с помощью рендеринга графики, а также моделирование человеческого интерфейса с помощью искусственного интеллекта и машинного обучения.

Используются ли информатика в видеоиграх?

Разработка видеоигр основана на принципах информатики и программирования. Современный рендеринг графики в видеоиграх часто использует передовые методы, такие как трассировка лучей, для обеспечения реалистичных эффектов. Развитие дополненной реальности и виртуальной реальности также расширило спектр возможностей разработки видеоигр.

Как изучать информатику?

Многие университеты по всему миру предлагают степени, которые обучают студентов основам теории информатики и применениям компьютерного программирования. Кроме того, распространенность онлайн-ресурсов и курсов позволяет многим людям самостоятельно изучать более практические аспекты информатики (такие как кодирование, разработка видеоигр и дизайн приложений).

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

информатика , изучение компьютеров и вычислений, включая их теоретические и алгоритмические основы, аппаратное и программное обеспечение, а также их использование для обработки информации. Дисциплина информатики включает изучение алгоритмов и структур данных, проектирование компьютеров и сетей, моделирование данных и информационных процессов, а также искусственный интеллект. Информатика черпает некоторые из своих основ из математики и инженерии и поэтому включает в себя методы из таких областей, как теория массового обслуживания, вероятность и статистика, а также проектирование электронных схем. Информатика также широко использует проверку гипотез и экспериментирование во время концептуализации, проектирования, измерения и уточнения новых алгоритмов, информационных структур и компьютерных архитектур.

Информатика считается частью семьи из пяти отдельных, но взаимосвязанных дисциплин: вычислительной техники, информатики, информационных систем, информационных технологий и разработки программного обеспечения. Это семейство стало известно под общим названием компьютерной дисциплины. Эти пять дисциплин взаимосвязаны в том смысле, что компьютеры являются объектом их изучения, но они разделены, поскольку каждая из них имеет свою собственную исследовательскую перспективу и учебную направленность. (С 1991 года Ассоциация вычислительной техники [ACM], Компьютерное общество IEEE [IEEE-CS] и Ассоциация информационных систем [AIS] сотрудничали в разработке и обновлении таксономии этих пяти взаимосвязанных дисциплин и руководств, которые образовательные учреждения использовать во всем мире для своих программ бакалавриата, магистратуры и исследовательских программ. )

Основные разделы информатики включают традиционное изучение компьютерной архитектуры, языков программирования и разработки программного обеспечения. Однако они также включают вычислительную науку (использование алгоритмических методов для моделирования научных данных), графику и визуализацию, взаимодействие человека и компьютера, базы данных и информационные системы, сети, а также социальные и профессиональные проблемы, которые являются уникальными для практики информатики. . Как может быть очевидно, некоторые из этих подполей пересекаются по своей деятельности с другими современными областями, такими как биоинформатика и вычислительная химия. Эти совпадения являются следствием склонности ученых-компьютерщиков признавать и действовать в соответствии со многими междисциплинарными связями в своей области.

Информатика возникла как самостоятельная дисциплина в начале 1960-х годов, хотя электронный цифровой компьютер, являющийся объектом ее изучения, был изобретен на два десятилетия раньше. Корни информатики лежат в основном в смежных областях математики, электротехники, физики и информационных систем управления.

Викторина «Британника»

Викторина «Компьютеры и технологии»

Компьютеры размещают веб-сайты, состоящие из HTML, и отправляют текстовые сообщения, такие простые, как… LOL. Взломайте эту викторину, и пусть какая-то технология подсчитает ваш результат и раскроет вам ее содержание.

Математика является источником двух ключевых концепций разработки компьютеров — идеи о том, что вся информация может быть представлена ​​в виде последовательности нулей и единиц, и абстрактного понятия «хранимой программы». В двоичной системе счисления числа представляются последовательностью двоичных цифр 0 и 1 точно так же, как числа в знакомой нам десятичной системе представляются цифрами от 0 до 9. Относительная легкость, с которой два состояния (например, высокое и низкое напряжение) могут быть реализованы в электрических и электронных устройствах, что естественным образом привело к тому, что двоичная цифра или бит стала основной единицей хранения и передачи данных в компьютерной системе.

Электротехника дает основы проектирования цепей, а именно идею о том, что электрические импульсы, поступающие в цепь, можно комбинировать с помощью булевой алгебры для получения произвольных выходных сигналов. (Булева алгебра, разработанная в 19 веке, предоставила формализм для проектирования схемы с двоичными входными значениями нулей и единиц [ложь или истина, соответственно, в терминологии логики], чтобы получить любую желаемую комбинацию нулей и единиц на выходе.) Изобретение транзистора и миниатюризация схем, а также изобретение электронных, магнитных и оптических носителей для хранения и передачи информации явились результатом достижений электротехники и физики.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Информационные системы управления, первоначально называвшиеся системами обработки данных, предоставили ранние идеи, из которых развились различные концепции информатики, такие как сортировка, поиск, базы данных, поиск информации и графические пользовательские интерфейсы. В крупных корпорациях размещались компьютеры, на которых хранилась информация, играющая ключевую роль в ведении бизнеса: начисление заработной платы, бухгалтерский учет, управление запасами, контроль производства, отгрузка и получение.

Теоретическая работа по вычислимости, начавшаяся в 1930-х годах, обеспечила необходимое распространение этих достижений на проектирование целых машин; важной вехой стала спецификация машины Тьюринга (теоретическая вычислительная модель, которая выполняет инструкции, представленные в виде последовательности нулей и единиц) в 1936 году британским математиком Аланом Тьюрингом и его доказательство вычислительной мощности модели. Еще одним прорывом стала концепция компьютера с хранимой в памяти программой, которую обычно приписывают американскому математику венгерского происхождения Джону фон Нейману. Это истоки области информатики, которая позже стала известна как архитектура и организация.

В 1950-х большинство пользователей компьютеров работали либо в научно-исследовательских лабораториях, либо в крупных корпорациях. Первая группа использовала компьютеры для выполнения сложных математических расчетов (например, траектории ракет), в то время как вторая группа использовала компьютеры для управления большими объемами корпоративных данных (например, платежных ведомостей и инвентарных запасов). Обе группы быстро поняли, что писать программы на машинном языке нулей и единиц непрактично и ненадежно. Это открытие привело к разработке языка ассемблера в начале 19 века.50s, что позволяет программистам использовать символы для инструкций (например, ADD для сложения) и переменных (например, X ). Другая программа, известная как ассемблер, переводила эти символические программы в эквивалентную двоичную программу, шаги которой компьютер мог выполнять или «выполнять».

Другие элементы системного программного обеспечения, известные как связывающие загрузчики, были разработаны для объединения частей собранного кода и загрузки их в память компьютера, где они могли выполняться. Концепция связывания отдельных частей кода была важна, поскольку позволяла повторно использовать «библиотеки» программ для выполнения общих задач. Это был первый шаг в развитии области компьютерных наук, называемой программной инженерией.

Позже, в 1950-х годах, язык ассемблера оказался настолько громоздким, что разработка языков высокого уровня (более близких к естественным языкам) стала поддерживать более простое и быстрое программирование. FORTRAN стал основным языком высокого уровня для научного программирования, а COBOL стал основным языком для бизнес-программирования. Эти языки несли с собой потребность в другом программном обеспечении, называемом компилятором, которое переводит программы на языке высокого уровня в машинный код. По мере того, как языки программирования становились все более мощными и абстрактными, создание компиляторов, создающих высококачественный машинный код и эффективных с точки зрения скорости выполнения и потребления памяти, стало сложной задачей информатики. Разработка и реализация языков высокого уровня лежит в основе области компьютерных наук, называемой языками программирования.

Расширение использования компьютеров в начале 1960-х дало толчок к разработке первых операционных систем, которые состояли из системно-резидентного программного обеспечения, которое автоматически обрабатывало ввод и вывод, а также выполнение программ, называемых «заданиями». Спрос на более совершенные вычислительные методы привел к возрождению интереса к численным методам и их анализу, деятельность, которая расширилась настолько широко, что стала известна как вычислительная наука.

В 1970-х и 80-х годах появились мощные компьютерные графические устройства, как для научного моделирования, так и для другой визуальной деятельности. (Компьютеризированные графические устройства были представлены в начале 19 века.50-х годов с отображением грубых изображений на бумажных графиках и экранах электронно-лучевых трубок [ЭЛТ].) Дорогостоящее оборудование и ограниченная доступность программного обеспечения не позволяли этой области расти до начала 1980-х годов, когда компьютерная память, необходимая для растровой графики (в которой изображение состоит из маленьких прямоугольных пикселей) стал более доступным. Технология растровых изображений вместе с экранами с высоким разрешением и разработкой графических стандартов, которые делают программное обеспечение менее зависимым от машин, привели к взрывному росту этой области. Поддержка всех этих видов деятельности превратилась в область информатики, известную как графика и визуальные вычисления.

С этой областью тесно связано проектирование и анализ систем, которые напрямую взаимодействуют с пользователями, выполняющими различные вычислительные задачи. Эти системы получили широкое распространение в 1980-х и 90-х годах, когда линейное взаимодействие с пользователями было заменено графическими пользовательскими интерфейсами (GUI). Дизайн графического пользовательского интерфейса, который впервые был разработан компанией Xerox, а затем перенят Apple (Macintosh) и, наконец, Microsoft (Windows), важен, потому что он представляет собой то, что люди видят и делают, взаимодействуя с вычислительным устройством. Разработка подходящих пользовательских интерфейсов для всех типов пользователей превратилась в область информатики, известную как взаимодействие человека с компьютером (HCI).

Область компьютерной архитектуры и организации также претерпела значительные изменения с тех пор, как в 1950-х годах были разработаны первые компьютеры с хранимой в памяти программой. В 1960-х годах появились так называемые системы с разделением времени, позволяющие нескольким пользователям одновременно запускать программы с разных терминалов, жестко подключенных к компьютеру. В 1970-е годы были разработаны первые глобальные компьютерные сети (WAN) и протоколы для передачи информации на высоких скоростях между компьютерами, разделенными большими расстояниями. По мере развития этих видов деятельности они объединились в область компьютерных наук, называемую сетями и коммуникациями. Главным достижением в этой области стало развитие Интернета.

Идея о том, что инструкции, как и данные, могут храниться в памяти компьютера, имела решающее значение для фундаментальных открытий, касающихся теоретического поведения алгоритмов. То есть такие вопросы, как «Что можно/нельзя вычислить?» были официально рассмотрены с использованием этих абстрактных идей. Эти открытия положили начало области информатики, известной как алгоритмы и сложность. Ключевой частью этой области является изучение и применение структур данных, подходящих для различных приложений. Структуры данных, наряду с разработкой оптимальных алгоритмов для вставки, удаления и поиска данных в таких структурах, являются серьезной проблемой ученых-компьютерщиков, поскольку они так интенсивно используются в компьютерном программном обеспечении, особенно в компиляторах, операционных системах, файловых системах, и поисковые системы.

В 1960-х годах изобретение накопителей на магнитных дисках обеспечило быстрый доступ к данным, расположенным в произвольном месте на диске. Это изобретение привело не только к более продуманным файловым системам, но и к развитию баз данных и систем поиска информации, которые позже стали необходимы для хранения, поиска и передачи больших объемов и разнообразных данных через Интернет. Эта область информатики известна как управление информацией.

Еще одной долгосрочной целью исследований в области компьютерных наук является создание вычислительных машин и роботизированных устройств, способных выполнять задачи, которые обычно считаются требующими человеческого интеллекта. К таким задачам относятся движение, зрение, слух, речь, понимание естественного языка, мышление и даже проявление человеческих эмоций. Область информатики интеллектуальных систем, первоначально известная как искусственный интеллект (ИИ), на самом деле предшествует первым электронным компьютерам в 19 веке.40-х годов, хотя термин искусственный интеллект не был придуман до 1956 года.

Три достижения в вычислительной технике в начале 21-го века — мобильные вычисления, клиент-серверные вычисления и взлом компьютеров — способствовали появлению трех новых областей в области компьютерных наук: разработка на основе платформ, параллельные и распределенные вычисления, а также обеспечение безопасности и информации. Платформенная разработка — это изучение особых потребностей мобильных устройств, их операционных систем и их приложений. Параллельные и распределенные вычисления касаются разработки архитектур и языков программирования, которые поддерживают разработку алгоритмов, компоненты которых могут работать одновременно и асинхронно (а не последовательно), чтобы лучше использовать время и пространство. Безопасность и обеспечение информации связаны с проектированием вычислительных систем и программного обеспечения, которые защищают целостность и безопасность данных, а также конфиденциальность лиц, для которых характерны эти данные.

Наконец, особую озабоченность компьютерных наук на протяжении всей их истории вызывает уникальное влияние на общество, которое сопровождает исследования в области компьютерных наук и технологические достижения. Например, с появлением Интернета в 1980-х разработчикам программного обеспечения необходимо было решить важные вопросы, связанные с информационной безопасностью, личной конфиденциальностью и надежностью системы. Кроме того, вопрос о том, является ли программное обеспечение интеллектуальной собственностью, и связанный с ним вопрос «Кому оно принадлежит?» породила совершенно новую правовую область лицензирования и стандартов лицензирования, которые применялись к программному обеспечению и связанным с ним артефактам. Эти и другие проблемы составляют основу социальных и профессиональных проблем компьютерных наук, и они появляются почти во всех других областях, указанных выше.

Таким образом, в сумме, дисциплина компьютерных наук превратилась в следующие 15 различных полей:

  • Алгоритмы и сложности

  • Архитектура и организация

  • Computational Science

  • Computational Sciention

  • .

  • Взаимодействие человека с компьютером

  • Управление информацией

  • Интеллектуальные системы

  • Networking and communication

  • Operating systems

  • Parallel and distributed computing

  • Platform-based development

  • Programming languages ​​

  • Security and information assurance

  • Software engineering

  • Социальные и профессиональные вопросы

Информатика по-прежнему имеет прочные математические и инженерные корни. Программы бакалавриата, магистратуры и докторантуры компьютерных наук обычно предлагаются высшими учебными заведениями, и эти программы требуют от студентов прохождения соответствующих математических и инженерных курсов в зависимости от области их специализации. Например, все студенты бакалавриата по информатике должны изучать дискретную математику (логику, комбинаторику и элементарную теорию графов). Многие программы также требуют от студентов прохождения курсов по вычислениям, статистике, численному анализу, физике и инженерным принципам в начале учебы.

Что такое алгоритм

Что такое алгоритм? Руководство по алгоритмам для детей

РАЗМЕЩЕНО 9 СЕНТЯБРЯ 2022 г.

Что такое алгоритм?

Алгоритм представляет собой набор пошаговых процедур или набор правил, которым необходимо следовать для выполнения конкретной задачи или решения конкретной проблемы. Слово «алгоритм» впервые было придумано в 9 веке. Алгоритмы вокруг нас. Общие примеры включают в себя: рецепт выпечки торта, метод, который мы используем для решения задачи на деление в длину, процесс стирки и функциональность поисковой системы — все это примеры алгоритма. Вот как может выглядеть выпечка торта, записанная в виде списка инструкций, точно так же, как алгоритм:

  1. Разогреть духовку
  2. Собрать ингредиенты
  3. Отмерьте ингредиенты
  4. Смешайте ингредиенты для теста
  5. Смажьте противень
  6. Вылить тесто в форму
  7. Поставить противень в духовку
  8. Установить таймер
  9. Когда таймер сработает, достаньте противень из духовки
  10. Наслаждайтесь!

Алгоритмическое программирование — это написание набор правил с конечным числом шагов, которые указывают компьютеру, как выполнять задачу. Компьютерная программа — это, по сути, алгоритм, который сообщает компьютеру, какие конкретные шаги нужно выполнить, в каком конкретном порядке, чтобы выполнить конкретную задачу. Алгоритмы записываются с использованием определенного синтаксиса, в зависимости от используемого языка программирования.

Типы алгоритмов

Алгоритмы классифицируются на основе концепций, которые они используют для выполнения задачи. Хотя существует много типов алгоритмов, наиболее фундаментальными типами алгоритмов информатики являются:

  1. Алгоритмы «разделяй и властвуй» – разделить задачу на более мелкие подзадачи одного типа; решить эти более мелкие проблемы и объединить эти решения для решения исходной проблемы.
  2. Алгоритмы грубой силы — попробуйте все возможные решения, пока не будет найдено удовлетворительное решение.
  3. Рандомизированные алгоритмы — использовать случайное число хотя бы один раз во время вычисления, чтобы найти решение задачи.
  4. Жадные алгоритмы – найти оптимальное решение на локальном уровне с целью найти оптимальное решение для всей проблемы.
  5. Рекурсивные алгоритмы — решить самую низкую и простейшую версию задачи, чтобы затем решать все более крупные версии задачи, пока не будет найдено решение исходной задачи.
  6. Алгоритмы поиска с возвратом – разделить задачу на подзадачи, каждую из которых можно попытаться решить; однако, если желаемое решение не достигнуто, двигайтесь назад по проблеме, пока не будет найден путь, который продвинет ее вперед.
  7. Алгоритмы динамического программирования — разбейте сложную проблему на набор более простых подзадач, затем решите каждую из этих подзадач только один раз, сохраняя их решение для будущего использования вместо повторного вычисления их решений.

Пример алгоритма

Сбор кубика Рубика

Существует множество различных алгоритмов, от простых до очень сложных, которые существуют для сборки кубика Рубика. Ниже представлен всего один простой алгоритм, значительно сокращающий количество времени на решение этой знаменитой головоломки. Во-первых, давайте укажем используемую нотацию (аналогично выбору языка программирования).

Каждая из шести граней кубика Рубика может быть представлена ​​первой буквой их названия:

  • У — вверх
  • Д — вниз
  • L — левый
  • R — правый
  • F — передний
  • В — задняя часть

Каждое лицо можно повернуть тремя разными способами/направлениями. Использование U , например, они представлены как:

  • U — четверть оборота верхней грани по часовой стрелке
  • U’ — четверть оборота против часовой стрелки верхней грани
  • U2 — половина оборота в любом направлении верхней грани

Теперь давайте пройдемся по шагам алгоритма сборки кубика Рубика . Не стесняйтесь взять один из своих и следовать!

Шаг 1. Крест
  1. Сначала переверните некоторые края, чтобы на верхней грани был белый крест.
  2. Apply the following turns: F , R’ , D’ , R , F2 , R’ , U , R , U’ , R’ , Р2 , Л2 , У2 , Р2 , Л2 .
  3. Теперь крест решен.
Шаг 2: Белые углы
  1. Края на белой грани готовы, но углы остались.
  2. В зависимости от того, где в головоломке находится бело-оранжево-зеленый угол, примените одну из следующих серий ходов:
    1. Низ: R’ , D’ , R , D (повторяйте, пока угол не переместится на свое место)
    2. Верх: R’ , D’ , R , D (это переместит угол вниз; затем следуйте приведенным выше инструкциям)
Шаг 3: Края среднего слоя
  1. Переверните куб так, чтобы белый оказался внизу.
  2. Найдите ребро, которое находится на верхней грани и не имеет желтого цвета.
  3. Выполните разворот так, чтобы цвет лицевой стороны края совпадал с центром.
  4. В зависимости от направления, в котором может идти ребро, примените одну из следующих серий поворотов:
    1. Слева: U’ , L’ , U , L , U , F , U’ 6 1 8 ’

      8
    2. Справа: U , R , U’ , R’ , U’ , F’ , U ,

      F 90
Этап 4: Желтый крест
  1. Нанесите следующие витки, пока на лицевой стороне не появится желтый крест с желтым центром: F , R , U , R’ , U’ ,

    Ф’ .
  2. Если имеется L-образная форма, где две показанные желтые части расположены рядом друг с другом, выполните следующие повороты: F , U , R , U’ , R’ , Ф’.
  3. Если имеется форма «Линия», которая является горизонтальной, применяются следующие повороты: F , R , U , R’ , U’ , F’ .
Шаг 5: Sune и Antisune
  1. Посмотрите на лицо с желтым центром.
  2. В зависимости от указанных ниже непредвиденных обстоятельств выполните одну из следующих серий поворотов:
    1. Если имеется только один ориентированный угол: R , U , R’ , U , R , U2 , R’ (повторять, пока не будет достигнуто желаемое положение)
    2. There is one oriented corner and one right-facing corner: U2 , R , U2 , R’ , U’ , R , U’ , R’
Шаг 6. Завершение головоломки
  1. Ищите наборы «фар» (две наклейки одного цвета в одном ряду, разделенные наклейкой другого цвета).
  2. В зависимости от их количества выполните одну из следующих серий поворотов:
    1. If there are a set of headlights on each side: R , U’ , R , U , R , U , R , U’ , R’ , У’ , Р2
    2. В противном случае: R’ , F , R’ , B2 , R , Ф’ , Р’ , Б2 , Р2

Алгоритмы сортировки

Алгоритм сортировки — это алгоритм, который размещает элементы списка в определенном порядке, обычно в числовом или лексикографическом порядке. Сортировка часто является важным первым шагом в алгоритмах, решающих более сложные задачи. Есть большой количество алгоритмов сортировки, каждый со своими преимуществами и затратами. Ниже мы сосредоточимся на некоторых наиболее известных алгоритмах сортировки.

  1. Линейная сортировка : найти наименьший элемент в списке для сортировки, добавить его в новый список и удалить из исходного списка. Повторяйте это до тех пор, пока исходный список не станет пустым.
  2. Пузырьковая сортировка : Сравните первые два элемента в списке и, если первый больше второго, поменяйте их местами. Повторите это с каждой парой соседних элементов в списке. Затем повторяйте этот процесс, пока список не будет полностью отсортирован.
  3. Сортировка вставками : Сравнивайте каждый элемент в списке со всеми предыдущими элементами, пока не будет найден меньший элемент. Поменяйте местами эти два элемента. Повторяйте этот процесс, пока список не будет полностью отсортирован.

Где алгоритмы используются в информатике?

Алгоритмы используются во всех областях информатики. Они составляют костяк поля. В информатике алгоритм дает компьютеру определенный набор инструкций, который позволяет компьютеру делать все, будь то запуск калькулятора или запуск ракеты. Компьютерные программы по своей сути представляют собой алгоритмы, написанные на языках программирования, понятных компьютеру. Компьютерные алгоритмы играют большую роль в том, как работают социальные сети: какие сообщения появляются, какая реклама просматривается и так далее. Все эти решения принимаются алгоритмами. Программисты Google используют алгоритмы для оптимизации поиска, предсказания того, что пользователи будут вводить, и многого другого. При решении задач большая часть компьютерного программирования связана с формированием и анализом алгоритмов.

Почему важно понимать алгоритмы?

Алгоритмическое мышление, или способность определять четкие шаги для решения проблемы, имеет решающее значение во многих различных областях, включая машинное обучение и искусственный интеллект. Даже если мы не осознаем этого, мы все время используем алгоритмы и алгоритмическое мышление. Алгоритмическое мышление позволяет учащимся разбивать проблемы и концептуализировать решения в виде отдельных шагов. Чтобы понять и реализовать алгоритм, учащиеся должны практиковать структурированное мышление и способность рассуждать.

Узнайте больше о том, как алгоритмы программирования помогают развивать навыки логического мышления.


В Juni Learning мы предлагаем частные, групповые и самостоятельные занятия [онлайн-курсы по кодированию для детей] (https://www.junilearning.com/paths/coding/ «Обзор страницы Juni Learning по программированию для детей»).

Чтобы узнать больше о нашей [учебной программе по кодированию](https://www.junilearning.com/paths/coding/all-courses/ «Полный список курсов Juni Learning по программированию»), поговорите сегодня с консультантом Juni, позвонив по телефону __( 650) 263-4306__ или по электронной почте [email protected]__.


Ананья Рао () изучает компьютерные науки в Университете Карнеги-Меллона в Питтсбурге, штат Пенсильвания, и является инструктором в Juni Learning. Она исследователь биоробототехники в CMU и изучает дополнительную специальность в области робототехники. Ранее она была стажером по цифровым технологиям в GE Transportation и помощником преподавателя в Национальной академии обучения в Бангалоре, Индия. Ананья также любит танцевать, строить роботов и писать рассказы.

Идите дальше с Juni
Раскройте свой потенциал с помощью нашего эксклюзивного образовательного контента, руководств и ресурсов, доступных только подписчикам Juni.

Имя

Фамилия

Электронная почта

Получайте уведомления о развлечениях прямо на ваш почтовый ящик

Понравилась эта статья? Станьте подписчиком Juni, чтобы получать еще больше эксклюзивного образовательного контента, руководств и предложений, которые будут приходить прямо на вашу электронную почту.

Имя Фамилия

Электронная почта Номер телефона

Отправляя эту форму, вы соглашаетесь получать маркетинговые SMS-сообщения от Juni Learning на указанный номер, включая сообщения, отправленные автонабором. Согласие не является условием покупки. Могут применяться тарифы на передачу сообщений и данных. Частота сообщений варьируется. Ответьте на HELP, чтобы получить помощь, или STOP, чтобы отменить. Ознакомьтесь с нашей Политикой конфиденциальности и Условиями обслуживания.

Дополнительная литература

7 алгоритмов и структур данных, которые должен знать каждый программист

7 алгоритмов и структур данных, которые должен знать каждый программист

В жизни программиста алгоритмы и структуры данных являются наиболее важной темой, если они хотят выйти в мир программирования и заработать немного денег. Сегодня мы увидим, что они делают и где они используются на самых простых примерах. Этот список подготовлен с учетом их использования в соревновательном программировании и современных методов разработки.

1. Алгоритмы сортировки

Сортировка является наиболее изученной концепцией компьютерных наук. Идея состоит в том, чтобы упорядочить элементы списка в определенном порядке. Хотя каждый основной язык программирования имеет встроенные библиотеки сортировки, это может пригодиться, если вы знаете, как они работают. В зависимости от требований вы можете использовать любой из них.

  • Сортировка слиянием
  • Быстрая сортировка
  • Сортировочный ковш
  • Куча сортировки
  • Сортировка подсчетом

Что еще более важно, нужно знать, когда и где их использовать. Вот некоторые примеры прямого применения методов сортировки:

  • Сортировка по цене, популярности и т. д. на веб-сайтах электронной коммерции

2. Алгоритмы поиска

Двоичный поиск (в линейных структурах данных)

Двоичный поиск используется для выполнения очень эффективного поиска в отсортированном наборе данных. Временная сложность O (log 2 N). Идея состоит в том, чтобы многократно делить пополам часть списка, которая может содержать элемент, пока мы не сузим его до одного возможного элемента. Некоторые приложения:

  • При поиске названия песни в отсортированном списке песен выполняется двоичный поиск и сопоставление строк для быстрого возврата результатов.
  • Используется для отладки в git через git bisect

Поиск в глубину/в ширину (в структурах данных Graph)

DFS и BFS — это обход дерева/графа и поиск в структурах данных. Мы не будем углубляться в то, как работают DFS/BFS, но увидим, чем они отличаются, с помощью следующей анимации.

Приложения:

  • Используется поисковыми системами для веб-сканирования
  • Используется в искусственном интеллекте для создания ботов, например шахматного бота
  • Поиск кратчайшего пути между двумя городами на карте и многие другие подобные приложения

3. Хеширование

Поиск по хэшу в настоящее время является наиболее широко используемым методом поиска подходящих данных по ключу или идентификатору. Мы обращаемся к данным по их индексу. Раньше мы полагались на сортировку + бинарный поиск для поиска индекса, тогда как теперь мы используем хеширование.

Структура данных называется Hash-Map, Hash-Table или Dictionary, которая эффективно отображает ключи в значения. Мы можем выполнять поиск значений с помощью ключей. Идея состоит в том, чтобы использовать соответствующую хеш-функцию, которая выполняет сопоставление ключей -> значений. Выбор хорошей хеш-функции зависит от сценария.

Приложения:

  • В маршрутизаторах для хранения IP-адреса -> Пара путей для механизмов маршрутизации
  • Чтобы выполнить проверку, существует ли значение в списке. Линейный поиск был бы дорогим. Мы также можем использовать структуру данных Set для этой операции.

4. Динамическое программирование

Динамическое программирование (DP) — это метод решения сложной задачи путем ее разбиения на более простые подзадачи. Мы решаем подзадачи, запоминаем их результаты и с их помощью прокладываем путь к решению сложной задачи, быстро.

*записывает «1+1+1+1+1+1+1+1 =» на листе бумаги* Чему это равно?
*счёт* Восемь!
*записывает еще одну «1+» слева* Что насчет этого?
*быстро* Девять!
Откуда ты знаешь, что девять так быстро?
Вы только что добавили еще один
Итак, вам не нужно было пересчитывать, потому что вы помните, что их было восемь! Динамическое программирование — это просто причудливый способ сказать «запоминать вещи, чтобы сэкономить время позже».

5. Возведение в степень путем возведения в квадрат

Допустим, вы хотите вычислить 2 32 . Обычно мы итерируем 32 раза и находим результат. Что, если я скажу вам, что это можно сделать за 5 итераций?

Возведение в степень путем возведения в степень или двоичное возведение в степень — это общий метод быстрого вычисления больших положительных целых степеней числа в O(log 2 N). Не только это, метод также используется для вычисления степеней многочленов и квадратных матриц.

Применение:

  • Вычисление больших степеней числа в основном требуется при шифровании RSA. RSA также использует модульную арифметику наряду с двоичным возведением в степень.

6. Сопоставление и разбор строк

Сопоставление/поиск по образцу является одной из наиболее важных проблем в информатике. Было проведено много исследований по этой теме, но мы выделим только две основные потребности любого программиста.

Алгоритм KMP (Сопоставление строк)

Алгоритм Кнута-Морриса-Пратта используется в тех случаях, когда нам нужно сопоставить короткий шаблон в длинной строке. Например, когда мы нажимаем Ctrl+F на ключевом слове в документе, мы выполняем сопоставление с образцом во всем документе.

Регулярное выражение (Синтаксический анализ строки)

Много раз нам приходится проверять строку, анализируя предопределенное ограничение. Он широко используется в веб-разработке для анализа и сопоставления URL-адресов.

7. Алгоритмы проверки простоты

Существуют детерминированные и вероятностные способы определения того, является ли заданное число простым или нет. Мы увидим как детерминированные, так и вероятностные (недетерминированные) способы.

Решето Эратосфена (детерминистическое)

Если у нас есть определенный предел диапазона чисел, скажем, определить все простые числа в диапазоне от 100 до 1000, то решето — это то, что нужно. Длина диапазона является решающим фактором, потому что мы должны выделить определенный объем памяти в соответствии с диапазоном.

Для любого числа n, последовательное тестирование до sqrt(n) (детерминированное)

Sieve не сможет выделить достаточно памяти. Вы можете проверить каждое число n, пройдя только до sqrt(n) и выполнив проверку делимости n.

Критерий простоты Ферма и Критерий простоты Миллера–Рабина (оба недетерминированные)

Оба теста являются составными. Если доказано, что число составное, то оно точно не является простым числом. Миллер-Рабин более изощрен, чем Ферма. Фактически, у Миллера-Рабина также есть детерминированный вариант, но тогда это игра в обмен между временной сложностью и точностью алгоритма.

Применение:

  • Самое важное применение простых чисел — криптография. Точнее, они используются при шифровании и дешифровании в алгоритме RSA, который был самой первой реализацией криптосистем с открытым ключом 9. 0116
  • Другое использование — хэш-функции, используемые в хеш-таблицах

В следующем посте мы обсудим некоторые продвинутые алгоритмы, которые должен знать каждый профессиональный программист. А пока освойте приведенные выше алгоритмы или поделитесь в комментариях тем, что, по вашему мнению, должен знать каждый начинающий программист.

Что такое алгоритмы (и почему они важны)?

Технология

Алгоритмы используются во всех областях информатики. Они составляют костяк поля. Компьютерные программы по своей сути представляют собой алгоритмы, написанные на языках программирования, понятных компьютеру.

by Juni Learning

   Примечание редактора:   Здесь, в We Rep STEM, мы верим, что каждый может стать ученым, и мы твердо верим, что раннее знакомство с STEM может вызвать увлечение на всю жизнь.  с тем, как устроен мир. Мы рады сотрудничать с Juni Learning (Juni) для выполнения нашей миссии по привлечению детей и начинающих к новым областям обучения. Цель Juni — демистифицировать и поощрить любовь к компьютерам и компьютерным наукам, и они были достаточно любезны, чтобы поделиться с нами некоторыми своими знаниями. Читайте дальше, чтобы узнать больше об алгоритмах, также известных как основа информатики. 

Алгоритм — это набор пошаговых процедур или набор правил, которым необходимо следовать для выполнения конкретной задачи или решения конкретной проблемы. Алгоритмы вокруг нас. Рецепт выпечки торта, метод, который мы используем для решения задачи на деление в длину, и процесс стирки — все это примеры алгоритмов. Вот как может выглядеть выпечка торта, записанная в виде списка инструкций, точно так же, как алгоритм:

  1. Разогрейте духовку
  2. Соберите ингредиенты
  3. Отмерьте ингредиенты
  4. Смешайте ингредиенты для приготовления теста
  5. Смажьте форму
  6. Вылейте тесто в форму
  7. Поставьте форму в духовку
  8. Установите таймер
  9. Когда таймер выключится, выньте противень из духовки
  10. Наслаждайтесь!

Алгоритмическое программирование заключается в написании набора правил, которые указывают компьютеру, как выполнять задачу. Компьютерная программа — это, по сути, алгоритм, который сообщает компьютеру, какие конкретные шаги нужно выполнить, в каком конкретном порядке, чтобы выполнить конкретную задачу. Алгоритмы записываются с использованием определенного синтаксиса, в зависимости от используемого языка программирования.

ТИПЫ АЛГОРИТМОВ

Алгоритмы классифицируются на основе концепций, которые они используют для выполнения задачи. Хотя существует много типов алгоритмов, наиболее фундаментальными типами алгоритмов информатики являются:

  1. Алгоритмы «разделяй и властвуй»: Разделение задачи на более мелкие подзадачи одного типа; решить эти более мелкие проблемы и объединить эти решения для решения исходной проблемы.
  2. Алгоритмы грубой силы : Попробуйте все возможные решения, пока не будет найдено удовлетворительное решение.
  3. Рандомизированные алгоритмы: Используйте случайное число хотя бы один раз во время вычислений, чтобы найти решение задачи.
  4. Жадные алгоритмы : Поиск оптимального решения на локальном уровне с целью найти оптимальное решение для всей проблемы.
  5. Рекурсивные алгоритмы: Решите самую простую и простую версию задачи, чтобы затем решать более крупные версии задачи, пока не будет найдено решение исходной задачи.
  6. Алгоритмы поиска с возвратом: Разделить задачу на подзадачи, каждую из которых можно попытаться решить; однако, если желаемое решение не достигнуто, двигайтесь назад по проблеме, пока не будет найден путь, который продвинет ее вперед.
  7. Алгоритмы динамического программирования: Разбейте сложную проблему на набор более простых подзадач, затем решите каждую из этих подзадач только один раз, сохраняя их решение для использования в будущем вместо повторного вычисления их решений.

ПРИМЕР АЛГОРИТМА

Вы можете начать с сборки кубика Рубика.

Существует множество различных алгоритмов, от простых до очень сложных, которые существуют для сборки кубика Рубика. Ниже приведен только один простой алгоритм. Во-первых, давайте укажем используемую нотацию (аналогично выбору языка программирования).

Каждая из шести граней кубика Рубика может быть представлена ​​первой буквой их названия:

  • U: Вверх
  • D : Вниз
  • L: левый
  • R: правый
  • F: передний
  • B: задний

Каждая сторона может быть повернута тремя различными способами/направлениями. Используя U в качестве примера, они представлены как:

  • U: четверть оборота верхней грани по часовой стрелке
  • U’: четверть оборота верхней грани против часовой стрелки
  • U2: пол-оборота в любом направлении верхняя грань

Теперь давайте пройдемся по шагам алгоритма сборки кубика Рубика. Не стесняйтесь взять один из своих и следовать!

Шаг 1: крест
  1. Сначала переверните некоторые края так, чтобы на верхней грани был белый крест.
  2. Примените следующие обороты: F, R’, D’, R, F2, R’, U, R, U’, R’, R2, L2, U2, R2, L2.
  3. Теперь крест решен.
Шаг 2: белые углы
  1. Края на белой грани готовы, но углы остались.
  2. В зависимости от того, где в головоломке находится бело-оранжево-зеленый угол, примените одну из следующих серий ходов:
    1. Внизу: R’, D’, R, D (повторяйте до тех пор, пока угол не переместится на свое место)
    2. Верх: R’, D’, R, D (это перемещает угол вниз; затем следуйте инструкции выше)
Шаг 3: края среднего слоя
  1. Переверните куб так, чтобы белый оказался внизу.
  2. Найдите ребро, которое находится на верхней грани и не имеет желтого цвета.
  3. Выполните разворот, чтобы цвет лицевой стороны края совпадал с центром.
  4. В зависимости от направления, в котором может идти кромка, выполните одну из следующих серий поворотов:
    1. Слева: U’, L’, U, L, U, F, U’, F’
    2. Справа: U, R, U’, R’, U’, F’, U, F)
Шаг 4: желтый крест
  1. Выполните следующие повороты, пока на лицевой стороне не появится желтый крест с желтым центром: F , Р, У, Р’, У’, Ф’.
  2. Если имеется форма «L», где две показанные желтые части расположены рядом друг с другом, выполните следующие повороты: F, U, R, U’, R’, F’.
  3. Если есть форма «Линия», которая является горизонтальной, примените следующие повороты: F, R, U, R’, U’, F’.
Шаг 5: солнце и антисуне
  1. Посмотрите на лицо с желтым центром.
  2. В зависимости от следующих непредвиденных обстоятельств выполните одну из следующих серий поворотов:
    1. Если есть только один ориентированный угол: R, U, R’, U, R, U2, R’ (повторяйте, пока не будет достигнуто желаемое положение )
    2. Имеется один ориентированный угол и один правый угол: U2, R, U2, R’, U’, R, U’, R’
Шаг 6: сборка головоломки
  1. Ищите наборы «фар» (две наклейки одного цвета в одном ряду, разделенные наклейкой другого цвета).
  2. В зависимости от их количества выполните один из следующих рядов поворотов:
    1. При наличии комплекта фар с каждой стороны: R, U’, R, U, R, U, R, U’, R ‘, U’, R2
    2. Иначе: R’, F, R’, B2, R, F’, R’, B2, R2

АЛГОРИТМЫ СОРТИРОВКИ

Алгоритм сортировки — это алгоритм, который упорядочивает элементы списка в определенном порядке, обычно в числовом или лексикографическом порядке. Сортировка часто является важным первым шагом в алгоритмах, решающих более сложные задачи. Существует большое количество алгоритмов сортировки, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Ниже мы сосредоточимся на некоторых наиболее известных алгоритмах сортировки.

  1. Линейная сортировка: Найдите наименьший элемент в списке для сортировки, добавьте его в новый список и удалите из исходного списка. Повторяйте это до тех пор, пока исходный список не станет пустым.
  2. Пузырьковая сортировка: Сравните первые два элемента в списке и, если первый больше второго, поменяйте их местами. Повторите это с каждой парой соседних элементов в списке. Затем повторяйте этот процесс, пока список не будет полностью отсортирован.
  3. Сортировка вставками: Сравнивайте каждый элемент в списке со всеми предыдущими элементами, пока не будет найден меньший элемент. Поменяйте местами эти два элемента. Повторяйте этот процесс, пока список не будет полностью отсортирован.

ГДЕ АЛГОРИТМЫ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ В КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУКАХ?

Алгоритмы используются во всех областях информатики. Они составляют костяк поля. В информатике алгоритм дает компьютеру определенный набор инструкций, который позволяет компьютеру делать все, будь то запуск калькулятора или запуск ракеты. Компьютерные программы по своей сути представляют собой алгоритмы, написанные на языках программирования, понятных компьютеру. Компьютерные алгоритмы играют большую роль в том, как работают социальные сети: какие сообщения появляются, какая реклама просматривается и так далее. Все эти решения принимаются алгоритмами. Программисты Google используют алгоритмы для оптимизации поиска, предсказания того, что пользователи будут вводить, и многого другого. При решении задач большая часть компьютерного программирования заключается в том, чтобы сформулировать алгоритм.

ВИДЕО: ИЗУЧЕНИЕ АЛГОРИТМОВ

 ПОСМОТРЕТЬ ТЕКСТ ВИДЕО ЗДЕСЬ. 

ПОЧЕМУ ВАЖНО ПОНИМАТЬ АЛГОРИТМЫ?

Алгоритмическое мышление, или способность определять четкие шаги для решения проблемы, имеет решающее значение во многих различных областях. Даже если мы не осознаем этого, мы все время используем алгоритмы и алгоритмическое мышление. Алгоритмическое мышление позволяет учащимся разбивать проблемы и концептуализировать решения с точки зрения дискретных шагов. Способность понять и реализовать алгоритм требует, чтобы учащиеся практиковали структурированное мышление и способность рассуждать.

Эта статья впервые появилась на junilearning.com

Самые популярные алгоритмы компьютерных наук, которые вам следует знать онлайн. Это слово делает его доставленным по всему миру, но что именно означает алгоритм? Алгоритмы

информатики представляют собой особую процедуру, используемую для решения определенных вычислительных задач. Эволюция и изучение этих алгоритмов являются ключевыми аспектами дисциплины компьютерных наук, таких как базы данных, сети, безопасность, искусственный интеллект, графика, операционные системы и многое другое.

Разработка этих алгоритмов касается не только кодирования. Требуется знание доступных альтернатив, которые помогут решить любую вычислительную проблему, включая сеть, аппаратное обеспечение, язык кодирования и производственные принуждения, которые следуют за любым подходящим решением. Необходимо знать, что это может означать, чтобы алгоритм получил «правильную» функцию, которая эффективно разрешает запрос.

Что такое алгоритмы информатики и их пример?

Содержание

Алгоритм — это просто набор действий, используемых для выполнения определенной работы. Это основные сегменты кодирования, и он поддерживает такие устройства, как смартфоны, компьютеры и веб-сайты, которые могут работать и принимать решения.

Кроме того, вся технология осуществляется алгоритмами; несколько вещей, которые человек делает ежедневно, связаны с алгоритмами информатики. Возьмем пример: предположим, что кто-то любит приготовить спагетти, чтобы поесть. Существует определенный набор действий, которые требуют определенного порядка для успешного выполнения задачи.

Примеры:

Сначала требуется нагреть миску с водой. Как только вода закипит, теперь можно соединить спагетти и нагревать их в течение фиксированного времени, неравномерно перемешивая. Когда все будет готово, перелейте воду, теперь ее можно подавать с ароматизатором по своему вкусу.

Весь метод известен как алгоритмов информатики. Поскольку он точно выполнил ряд действий, один из них получил желаемый результат: вкусная паста. Но если бы кто-то совершил ошибку, например, недоварил или переварил лапшу, это могло бы быть не так хорошо.

Программы-алгоритмы работают аналогично. Его код создан из алгоритмов, направляющих людей, что делать. Давайте возьмем еще один пример: нам нужно использовать навигационное приложение, чтобы получить желаемые направления.

Когда человек вводит адрес, приложение использует компьютерный алгоритм для просмотра многочисленных возможных направлений. Затем используется смешанный алгоритм для просмотра современного трафика; затем трое возьмут нужные данные и определят наиболее подходящий маршрут.

Эти алгоритмы сразу закладываются в программу приложения. Если в коде генерируются какие-либо ошибки, приложение не может точно понять определенные алгоритмы, предполагая, что невозможно получить желаемые направления.

Эти примеры алгоритмов объясняют, как компьютеры и люди могут применять алгоритмы для выполнения повседневной работы. Единственным исключением является то, что компьютеры используют алгоритмов информатики и измеряют информацию быстрее, лучше и эффективнее, чем люди.

Технологии продолжают развиваться и расти даже с выгодой для себя, что бы они ни готовили. Пока будут использоваться программирование и кодирование, алгоритмы будут ядром этих современных технологий, управляя тем, что они могут делать и как они будут это делать.

Получить помощь в выполнении домашних заданий по науке от эксперта.

Топ-5 алгоритмов компьютерных наук

№1: алгоритмы сортировки:

Сортировка — одна из теорий, которые постепенно рассматриваются в компьютерных дисциплинах. Цель состоит в том, чтобы управлять вещами файла в определенном порядке. Однако у каждого важного языка программирования есть встроенные библиотеки сортировки, которые полезны, если программа знает, как она работает. В зависимости от условия можно практиковать любой из этих алгоритмов сортировки.

  • Quick Sort
  • Сорт куча
  • Сорт Сорт
  • Сорт Сорт
  • Сортушка

#2: Поиск алгоритмов

Глетная/глупость Файлс-Фирты ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (

HEARTH/DREAN и DFS — это поиск по графу/дереву и обход структур данных.

Двоичный поиск (используют линейные структуры данных)

Этот алгоритм поиска используется для эффективного поиска отсортированного набора данных, время сложности которого равно O(log2N). Цель состоит в том, чтобы часто делить пополам программу, которая может включать вещь, до тех пор, пока она не сузится до возможных деталей.

#3: Хеширование:

В настоящее время поиск по хешу является широко используемым методом для определения релевантной информации по идентификатору или ключу. Можно найти данные с помощью их индекса. Раньше можно было полагаться на сортировку и бинарный поиск для просмотра индекса, теперь можно практиковаться в хешировании.

Формат структуры данных связан с Hash-Table или Hash-Map или Dictionary, которые эффективно обрисовывают в общих чертах ответы на условия. Можно использовать поиск с использованием ключей. Цель состоит в том, чтобы попрактиковаться в подходящих хэш-функциях, которые выполняют преобразование кода -> значения, принимая обычную хеш-функцию в зависимости от ситуации.

# 4: Динамическое кодирование:

DP (динамическое программирование) — это метод, который может помочь программисту решить сложный запрос, разделив его на более управляемые подзадачи. Один решает подзадачи, определяет их результаты и практикует их; вы можете сделать свой метод для решения сложных проблем кодирования, немедленно.

# 5: Сопоставление/поиск строк:

Сопоставление/анализ строк является важным запросом в алгоритмах информатики. На эту тему проводились исследования, но можно указать только два требования к любому кодеру.

# 6 : Rational Expression (Синтаксический анализ строк)

Несколько раз программисту необходимо утвердить строку путем поиска по предварительно определенному ограничению. Он постепенно применяется в веб-разработке для сопоставления и анализа URL.

# 7 : Алгоритм KMP (Сопоставление строк)

Кнут-Моррис-Пратт алгоритмы информатики используются в штатах, где необходимо сбалансировать короткую направляющую в большой струне. Например, при нажатии клавиши Ctrl+F внутри документа будет выполнено сопоставление строк во всем отчете.

Заключение

В этот блог мы включили 5 лучших алгоритмов информатики . Мы также упомянули подробности, касающиеся компьютерных алгоритмов, вместе с двумя примерами. Учащимся необходимо приложить много усилий в правильном направлении, чтобы они могли понять, какой алгоритм может принести им пользу в будущем. Кроме того, им необходимо некоторое базовое руководство по этим вычислительным алгоритмам, которые мы уже включали в эту статью в различных местах.

Если у учащихся возникнут какие-либо вопросы относительно ваших заданий по программированию и статистике, а также домашней работы, вы можете обратиться за помощью к нашим специалистам. Они могут предложить вам высококачественные данные вместе с отчетами о плагиате. Мы также можем оказать мгновенную помощь студентам, поскольку мы доступны 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Кроме того, наши специалисты также дают задания с воспитанными структурами и выполняют их в поставленные сроки. Все эти услуги доступны по разумной цене. Получите лучшую помощь по компьютерным наукам от экспертов.

Определение алгоритма

Что такое алгоритм?

Алгоритм – это набор инструкций для решения проблемы или выполнения задачи. Одним из распространенных примеров алгоритма является рецепт, который состоит из конкретных инструкций по приготовлению блюда или еды. Каждое компьютеризированное устройство использует алгоритмы для выполнения своих функций в виде аппаратных или программных процедур.

В финансах алгоритмы играют важную роль в разработке систем автоматизированной и высокочастотной торговли (HFT), а также в ценообразовании сложных финансовых инструментов, таких как производные финансовые инструменты.

Ключевые выводы

  • Алгоритм — это набор инструкций для решения проблемы или выполнения задачи.
  • Каждое компьютеризированное устройство использует алгоритмы, которые сокращают время, необходимое для выполнения действий вручную.
  • Алгоритмическая торговля, также известная как автоматическая торговля или торговля по принципу «черного ящика», использует компьютерную программу для покупки или продажи ценных бумаг со скоростью, недоступной для людей.
  • На долю алгоритмической торговли приходится более 60% всего объема торгов на мировых фондовых рынках.
  • Алгоритмические трейдеры могут анализировать информацию быстрее, чем люди, что позволяет им мгновенно реагировать на мельчайшие движения цены.

Понимание алгоритмов

Финансовые компании используют алгоритмы в таких областях, как ценообразование по кредитам, торговля акциями, управление активами и пассивами, а также во многих автоматизированных функциях. Например, алгоритмическая торговля, известная как алготрейдинг, используется для определения времени, цены и количества заказов на акции. Алготрейдинг, также называемый автоматической торговлей или торговлей по методу «черного ящика», использует компьютерные программы для покупки или продажи ценных бумаг со скоростью, недоступной для человека.

Большая часть торговли акциями в США осуществляется с использованием алгоритмов, и они также широко используются в торговле на рынке Форекс. Большая часть этого — высокочастотная торговля (HFT), часто используемая хедж-фондами.

HFT предполагает использование сложных компьютеров и алгоритмов для торговли. Одним из побочных эффектов алгоритмов является то, что средний период владения акциями значительно сократился — с восьми лет в 1950-х годах до менее чем шести месяцев в 2020 году.

Компьютерные алгоритмы облегчают жизнь, сокращая время, необходимое для выполнения действий вручную. В мире автоматизации алгоритмы позволяют работникам быть более опытными и сосредоточенными. Алгоритмы делают медленные процессы более эффективными. Во многих случаях, особенно в области автоматизации, алгоритмы могут сэкономить деньги компаний.

Поскольку цены на акции, облигации и товары появляются в различных форматах в Интернете и в торговых данных, процесс, с помощью которого алгоритм переваривает множество финансовых данных, становится простым. Пользователь программы просто устанавливает параметры и получает желаемый результат, когда ценные бумаги соответствуют критериям трейдера.

Алгоритмы используются в трейдинге, чтобы уменьшить эмоциональный аспект инвестирования. Алгоритмы используются инвестиционными банками, хедж-фондами и т.п.; однако некоторые программы и стратегии, основанные на алгоритмах, могут быть приобретены и реализованы розничными инвесторами. Существует несколько типов алгоритмов, основанных на используемых ими стратегиях, таких как арбитраж и рыночный тайминг.

От 60% до 73%

Доля глобального объема акций, управляемого алгоритмической торговлей, по состоянию на 2019 год.

Типы алгоритмической торговли

Несколько типов торговых алгоритмов помогают инвесторам решить, покупать или продавать. Ключевые типы алгоритмов основаны на стратегиях, которые они используют. Например, алгоритм возврата к среднему анализирует краткосрочные цены по сравнению с долгосрочной средней ценой, и, если акции идут намного выше среднего, трейдер может продать их для получения быстрой прибыли.

Другие алгоритмические стратегии могут включать выбор времени для рынка, перебалансировку индексного фонда или арбитраж. Существуют и другие стратегии, такие как ребалансировка средств и скальпинг.

Арбитраж

Арбитраж стремится использовать разницу в цене одного и того же актива на разных рынках. Алгоритмы могут извлечь выгоду из этой стратегии, быстро анализируя данные и определяя разницу в ценах, а затем быстро выполняя покупку или продажу этих активов, чтобы извлечь выгоду из разницы в цене.

Актив может торговаться по одной цене на одной бирже, но по другой цене на другой — алгоритм будет извлекать выгоду, покупая актив по более низкой цене на одной бирже и немедленно продавая его по более высокой цене на другой бирже.

Тайминг рынка

Стратегии рыночного тайминга используют ретроспективное тестирование для имитации гипотетических сделок, чтобы построить модель для торговли. Эти стратегии предназначены для прогнозирования того, как актив будет работать с течением времени. Затем алгоритм торгует на основе предсказанного лучшего времени для покупки или продажи. Эти стратегии включают множество наборов данных и большое количество тестов.

Возврат к среднему

Стратегии среднего пересмотра быстро рассчитывают среднюю цену акции за период времени или торговый диапазон. Если цена акции выходит за пределы средней цены, основанной на стандартном отклонении и прошлых индикаторах, алгоритм будет торговать соответствующим образом.

Например, если цена акции ниже средней цены акции, это может быть достойная сделка, основанная на предположении, что она вернется к своему среднему значению (например, рост цены). Этот тип стратегии популярен среди алгоритмов.

Пример алгоритма торговли

Ниже приведен пример алгоритма торговли. Трейдер создает инструкции в своем автоматизированном счете, чтобы продать 100 акций акции, если 50-дневная скользящая средняя опустится ниже 200-дневной скользящей средней. И наоборот, трейдер может создать инструкции на покупку 100 акций, если 50-дневная скользящая средняя акции поднимется выше 200-дневной скользящей средней.

Сложные алгоритмы учитывают сотни критериев перед покупкой или продажей ценных бумаг. Компьютеры быстро синтезируют инструкции автоматизированной учетной записи для получения желаемых результатов. Без компьютеров сложная торговля отнимала бы много времени и, вероятно, была бы невозможна.

Алгоритмы в компьютерных науках

В компьютерных науках программист должен использовать пять основных частей алгоритма для создания успешной программы:

  1. Описать проблему в математических терминах
  2. Создать формулы и процессы, создающие результаты
  3. Ввести параметры результата
  4. Повторно выполнить программу для проверки ее точности через набор инструкций в программе.

Что касается финансовых алгоритмов, то чем сложнее программа, тем больше данных она может использовать для проведения точных оценок при покупке или продаже ценных бумаг. Программисты тщательно проверяют сложные алгоритмы, чтобы убедиться, что программы не содержат ошибок. Для решения одной задачи можно использовать множество алгоритмов; однако некоторые упрощают процесс лучше, чем другие.

Преимущества и недостатки Algos Trading

Алгоритмическая торговля имеет преимущества в удалении человеческого фактора из торговли, но также имеет и свои недостатки.

Преимущества

Возможно, самым большим преимуществом алгоритмической торговли является то, что она исключает человеческий фактор. Алготрейдинг нейтрализует эмоциональную часть торговли.

Потенциал переторговки также снижается при компьютерной торговле или недостаточной торговле, когда трейдеры могут быстро разочароваться, если определенная стратегия не дает результатов сразу. Компьютеры также могут торговать быстрее, чем люди, что позволяет им быстрее адаптироваться к меняющимся рынкам.

Недостатки

Большая проблема с алгоритмической торговлей заключается в том, что она зависит от компьютеров. Без питания (электричества) или Интернета алгоритмы не работают. Компьютерные сбои также могут помешать алгоритмической торговле.

Кроме того, хотя стратегия, основанная на алгоритмах, может хорошо работать на бумаге или в симуляциях, нет никакой гарантии, что она действительно сработает в реальной торговле. Трейдеры могут создать кажущуюся идеальной модель, которая работает для прошлых рыночных условий, но не работает на текущем рынке.

Плюсы

    • Устраняет человеческий фактор и эмоции
    • Обеспечивает согласованность при тестировании стратегии
    • Уменьшение перевеса/недостатка
    • Компьютеры быстрее адаптируются к изменениям цен и рынка

Минусы

    • Не работает без электричества или Интернета
    • Может хорошо выглядеть на бумаге, но неэффективно
    • Возможна чрезмерная оптимизация
    • Требуется много данных, мощность компьютера, опыт и т. д.

Какие алгоритмы используют хедж-фонды?

Хедж-фонды используют различные алгоритмы и основанные на алгоритмах стратегии. Это включает в себя использование больших наборов данных (таких как спутниковые изображения и системы торговых точек) для анализа потенциальных инвестиций. Алгоритмы и машинное обучение также используются для оптимизации офисных операций в хедж-фондах, в том числе для выверки.

Труден ли алгоритмический трейдинг?

Реальная алгоритмическая торговля на поверхности проста — вы реализуете стратегию, а компьютер выполняет всю тяжелую работу. Однако самое сложное — это приложить достаточно усилий, чтобы понять алгоритм или создать алгоритм для торговли.

Безопасен ли алгоритмический трейдинг?

Алгоритмическая торговля относительно безопасна, если вы разработали прибыльную стратегию. Некоторые стратегии алгоритмов можно приобрести, но для их работы все равно требуется достаточная мощность компьютера.

Используют ли банки алгоритмическую торговлю?

Банки, в том числе институциональные и розничные трейдеры, используют алгоритмическую торговлю.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.