Введение в понятие алгоритма

☰

Понятие алгоритма

В сегодняшнем социуме слово «алгоритм» настолько широко распространено, что большинству интуитивно понятно. Под ним мы понимаем какую-либо последовательность шагов для достижения той или иной цели. Однако для теоретической науки понятие «алгоритма» достаточно сложное.

Считается, что однозначного определения алгоритма нет, хотя в основном различные источники дают очень близкие определения.

Итак, в широко распространенных определениях алгоритма (в рамках школьного курса информатики) можно выделить следующие составляющие:

Алгоритм – это конечная последовательность указаний …

• … на языке понятном исполнителю, …
• … задающая процесс решения задач определенного типа …
• … и ведущая к получению результата, однозначно определяемого допустимыми исходными данными.

В последнем пункте определения говорится о том, что результат выполнения алгоритма напрямую зависит от исходных данных. Т.е. один и тот же алгоритм при разных исходных данных даст разные результаты. С другой стороны, если одному и тому же алгоритму передать несколько раз одни и те же данные, он должен столько же раз выдать один и тот же результат.

Слово «алгоритм» происходит от имени ученого IX века Муххамеда бен Аль-Хорезми («аль-хорезми» -> «алгоритм»), который описал правила выполнения арифметических действий в десятичной системе счисления. Словом «алгоритм» потом и стали обозначать эти правила вычислений. Однако с течением времени понятие алгоритма видоизменялось и в XX веке под ним стали понимать какую-либо последовательность действий, приводящую к решению поставленной задачи.

Сначала определение понятия алгоритма было проблемой математики, однако с течением времени теория алгоритмов стала развиваться за счет влияния открытий не только в математике, но и в информатике. В настоящее время алгоритм является одним из главных понятий информатики.

Другими словами, следует понимать, что первоначально теория алгоритмов возникла в математике и представляла собой поиск способов решения задач определенного типа посредством определенного набора указаний.

Свойства алгоритма

1. Дискретность (в данном случае, разделенность на части) и упорядоченность. Алгоритм должен состоять из отдельных действий, которые выполняются последовательно друг за другом.
2. Детерминированность (однозначная определенность). Многократное применение одного алгоритма к одному и тому же набору исходных данных всегда дает один и тот же результат.
3. Формальность. Алгоритм не должен допускать неоднозначности толкования действий для исполнителя.
4. Результативность и конечность. Работа алгоритма должна завершаться за определенное число шагов, при этом задача должна быть решена.
5. Массовость. Определенный алгоритм должен быть применим ко всем однотипным задачам.

Исполнитель и разработчик алгоритма

Разрабатывать, придумывать алгоритмы могут только разумные существа (например, человек). А вот формально (не думая и не оценивая) исполнять, могут какие-либо машины (например, компьютеры, бытовые приборы). В чем польза такого разделения труда? Дело в том, что человек освобождается от рутинной деятельности, которая часто может занимать много времени, и поручает ее машинам.

Однако машины не люди: приборы понимают лишь ограниченное число команд и могут обрабатывать данные (объекты) далеко не всех типов. Отсюда следует, что разработчик алгоритма в конечном итоге должен описать алгоритм в допустимых командах определенного исполнителя (той машины, которой будет поручено выполнение алгоритма). Совокупность команд, которые данный исполнитель может выполнять, называется

системой команд исполнителя. Объекты (данные), над которыми исполнитель может выполнять действия, формируют среду исполнителя.

Язык программирования — средство записи алгоритмов для компьютеров

Достаточно универсальным исполнителем является компьютер. С его помощью можно выполнять разнообразные по видам алгоритмы: делать математические вычисления, обрабатывать текстовые данные, изменять графику и др. В каком-то смысле компьютер может делать многое, что и человек, а некоторые вещи намного быстрее. Однако человек и компьютер «разговаривают» на совершенно разных языках: один – на естественном (русском, английском и др.), а другой – на формальном (машинном) языке.

Разработав алгоритм, человек должен как-то «объяснить» его компьютеру. Для этих целей служат языки программирования, а результатом записи алгоритма на них является программа.

В настоящее время язык программирования – это скорее некий посредник между человеком и вычислительной машиной. Программа, написанная на языке программирования, в последствии переводится на машинный язык транслятором.

Итог

Изучение алгоритмов имеет большую практическую значимость. Это связано с тем, что создание алгоритма предполагает подробное описание каждого шага решения задачи, и в конечном итоге шаг алгоритма может быть достаточно прост для выполнения его компьютером. А значит, задачи, для которых можно выработать алгоритм их решения, могут быть автоматизированы, т.е. переложены «на плечи» машин.

Однако следует всегда помнить, что не все задачи имеют алгоритмическое решение.

При этом для тех задач, которые все-таки имеют алгоритмическое решение, могут быть разработаны различные алгоритмы. Но наиболее эффективным, скорее всего, будет только один.

План-конспект по информатике и икт: Понятие алгоритма

                                          План урока

По предмету: Информатика

Преподаватель: Крылова Ирина Петровна

Тема программы: Понятие алгоритма. Алгоритмический язык

Тема урока: Понятие алгоритма. Алгоритмический язык

Тип урока: Урок формирования новых знаний

Вид урока: Традиционный

Форма урока: Урок-лекция с элементами беседы

Цель урока, его воспитательные и развивающие задачи:

1. В ходе урока содействовать воспитанию:

• Самостоятельности;
• Усидчивости;
• Внимательности.

2. В ходе урока содействовать развитию:

• Памяти;
• Логического мышления;
• Воображения;
• Наблюдательности.

3. К концу урока учащиеся должны знать:

• Понятие алгоритма
• Свойства алгоритма
• Виды алгоритмов

4. К концу урока учащиеся должны уметь:

• Записать алгоритм решения задачи на алгоритмическом языке
• Записать алгоритм решения задачи в виде блок — схемы

5. Материально-дидактическое оснащение урока:

• Учебное пособие по информатике;

 

ХОД УРОКА

Организационный момент(1-2 мин.)

Проверка явки учащихся и их готовность к уроку

Актуализация опорных знаний учащихся(  мин.)

Устный опрос

Формирование новых знаний (  мин.)

Сообщение новой темы и цели урока

На уроке Вы узнаете:                         ПЛАН УРОКА:

1. Понятие алгоритма
2. Виды алгоритмов

3.2

Мотивационный компонент

Сегодня на уроке мы поговорим об алгаритмах.

3.3

Объяснение новой темы

ТЕМА:  

Алгоритм – это совокупность четко определенных правил для решения задачи за конечное число шагов.

Свойства алгоритма:

1. Массовость – алгоритм может быть применен для широкого класса определенных задач. (Если алгоритм разработан для решения одной задачи, то он должен быть применим для решения целого класса однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных).
2. Дискретность – алгоритм состоит из ряда шагов
3. Определенность – каждый шаг алгоритма должен пониматься однозначно и не допускать произвола. (каждое указание алгоритма должно быть понятно исполнителю и не должно вызывать неоднозначного его понимания и исполнения).

4. Результативность – алгоритм должен приводить к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

Способы описания алгоритма

1. Словесно-пошаговый – алгоритм записан на естественном языке
2. Блок –схема – графическое описание алгоритма

3. Алгоритмический язык – набор служебных слов и правил для записи алгоритмов

Алгоритм для решения квадратного уравнения: a*x2+b*x+c=0

Нач

Ввести : а, b, c

Если а=0, то «Уравнение не является квадратным»

иначе 

D:=b2-4*a*c

Если  D

иначе 

      x1=(-b-)/(2*a)

      x1=(-b+)/(2*a)

кон

4. Язык программирования – форма представления алгоритма для исполнения его компьютером.

Какое значение переменной S будет напечатано после выполнения фрагмента программы на Бейсике:

S=1

For N=1 to 5

S=S+N

Next N

Print S

Ответ: S=16

Основные типы алгоритмических структур

1. Линейный – алгоритм в котором все предписания выполняются строго в определенном порядке без каких либо изменений.

Пример: написать алгоритм последовательности сложения 3-х чисел.

2. Ветвление – обеспечивает выполнение серии команд в зависимости от результата проверки истинности условия.
3. Цикл – обеспечивает многократное выполнение одинаковых действий, различающихся параметром.

4

Контроль знаний учащихся по новой теме

4.1

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Алгоритм – это?
2. Какие способы описания алгоритма вы знаете?
3. Перечислите свойства алгоритмов

5

Подведение итогов урока

Выставление оценок за урок

6

Домашнее задание

Конспект по данной теме.

понятие, свойства, структура и виды

Практически все в нашем мире подчиняется каким-то законам и правилам. Современная наука не стоит на месте, благодаря чему человечеству известна масса формул и алгоритмов, следуя которым, можно рассчитать и воссоздать множество действий и строений, созданных природой, и воплотить в жизнь идеи, придуманные человеком.

В этой статье мы разберем основные понятия алгоритма.

История появления алгоритмов

Алгоритм — понятие, появившиеся в XII веке. Само слово «алгоритм» происходит от латинской интерпретации имени известного математика среднего востока Мухаммеда аль Хорезми, который написал книгу «Об индийском счете». В этой книге описано, как правильно записывать натуральные числа, используя арабские цифры, и приведено описание алгоритма действий столбиком над такими числами.

В XII веке книга «Об индийском счете» была переведена на латинский язык, тогда-то и появилось данное определение.

Взаимодействие алгоритма с человеком и машиной

Создание алгоритма требует творческого подхода, поэтому новый список последовательных действий может создать только живое существо. А вот для исполнения уже существующих инструкций фантазию иметь не обязательно, с этим справится даже бездушная техника.

Отличным примером точного исполнения заданной инструкции является пустая микроволновая печь, которая продолжает работать, несмотря на отсутствие пищи внутри нее.

Субъект или объект, которому не обязательно вникать в суть алгоритма, называется формальным исполнителем. Человек тоже может стать формальным исполнителем, однако в случае нерентабельности того или иного действия мыслящий исполнитель может все сделать по-своему. Поэтому основными исполнителями являются компьютеры, микроволновые печи, телефоны и другая техника. Понятие алгоритма в информатике имеет самое важное значение. Каждый алгоритм составляется с расчетом на конкретного субъекта, с учетом допустимых действий. Те объекты к которым субъект может применить инструкции, составляют среду исполнителя.

Практически все в нашем мире подчиняется каким-то законам и правилам. Современная наука не стоит на месте, благодаря чему человечеству известна масса формул и алгоритмов, следуя которым, можно рассчитать и воссоздать множество действий и творений природы и воплотить в жизнь идеи, придуманные человеком. В этой статье мы разберем основные понятия алгоритма.

Что такое алгоритм?

Большинство действий, которые мы выполняем в течение своей жизни, требуют соблюдений ряда правил. От того, насколько верное представление имеет человек о том что, как и в какой последовательности он должен сделать, зависит качество и результат выполнения поставленных перед ним задач. С детства родители пытаются выработать в своем чаде алгоритм основных действий, например: проснуться, заправить постель, умыться и почистить зубы, сделать зарядку, позавтракать и т. д., список, который человек всю жизнь выполняет с утра тоже можно считать своеобразным алгоритмом.

Алгоритм — это понятие, обозначающее подборку инструкций, которые необходимо выполнять человеку для того, чтобы решить определенную задачу.

Вообще, алгоритм имеет множество определений, несколько ученых характеризуют его по-разному.

Если алгоритм, применяемый человеком ежедневно, у каждого свой, и может изменятся в зависимости от возраста и ситуаций, в которых оказывается исполнитель, то свод действий, которые нужно выполнить для решения математической задачи или для использования техники, един для всех и всегда остается неизменным.

Существует разное понятие алгоритма, виды алгоритмов тоже разнятся — к примеру, для человека, который преследует какую-либо цель, и для техники.

В наш век информационных технологий люди ежедневно выполняют свод инструкций, созданных до них другими людьми, ведь техника требует при использовании точного исполнения ряда действий. Поэтому основная задача преподавателей в школах — научить детей пользоваться алгоритмами, быстро схватывать и изменять уже существующие правила в соответствии со сложившейся ситуацией. Структура алгоритма является одним из тех понятий, которое изучается на уроке математики и информатики в каждой школе.

Основные свойства алгоритма

1. Дискретность (последовательность отдельных действий) — любой алгоритм должен представляться в виде ряда простых действий, каждое из которых должно начинаться после завершения предыдущего.

2. Определенность — каждое действие алгоритма должно быть настолько простым и понятным, чтобы у исполнителя не возникало вопросов и не оставалось свободы действий.

3. Результативность — описание алгоритма должно быть понятным и законченным, чтобы после выполнения всех инструкций задача достигала логичного конца.

4. Массовость — алгоритм должен быть применим к целому классу задач, решить которые можно, лишь поменяв в алгоритме цифры. Хотя есть мнение, что последний пункт относится не к алгоритмам, а ко всем математическим методам в целом.

Часто в школах, чтобы дать детям более понятное описание алгоритмов, учителя приводят в пример приготовление пищи по кулинарной книге, изготовление лекарства по рецепту или процесс мыловарения на основе мастер-класса. Однако, учитывая второе свойство алгоритма, в котором говорится о том, что каждый пункт алгоритма должен быть настолько понятным, чтобы его мог выполнить абсолютно любой человек и даже машина, можно прийти к выводу что любой процесс, требующий проявления хоть какой-то фантазии, алгоритмом назвать нельзя. А готовка и рукоделие требуют определенных навыков и хорошо развитого воображения.

Существуют разные типы алгоритмов, но есть три основных.

Цикличный алгоритм

В таком типе некоторые пункты повторяются по несколько раз. Список действий, которые необходимо повторить для достижения цели, называется телом алгоритма.

Итерация цикла — это выполнение всех пунктов, входящих в тело цикла.
Части цикла, которые постоянно выполняются определенное количество раз, называются циклом с фиксированным числом итераций.

Те части цикла, частота повторения которых зависит от ряда условий, называются неопределёнными.

Самый простой вид цикла — это фиксированный.

Существует два вида цикличных алгоритмов:

Линейные типы алгоритмов

Инструкции таких схем выполняются однократно в той последовательности, в которой они представлены. Например, линейным алгоритмом можно считать процесс заправки постели или чистки зубов. Также к этому типу относятся математические примеры, где присутствуют лишь действия сложения и вычитания.

Разветвляющийся алгоритм

В разветвляющимся типе есть несколько вариантов действий, какое из них будет применено, зависит от условия.

Пример. Вопрос: «Идет дождь?» Варианты ответов: «Да» или «Нет». Если «да» — откройте зонт, если «нет» — положите зонт в сумку.

Вспомогательный алгоритм

Вспомогательный алгоритм можно использовать в других алгоритмах, указав лишь его название.

Термины, встречающиеся в алгоритмах

Условие находится между словами «если» и «тогда».

Например: если вы знаете английский язык, тогда нажмите один. В этом предложении условием будет часть фразы «вы знаете английский язык».

Данные — сведения, которые несут определенную смысловую нагрузку и представлены в таком виде, чтобы их можно было передавать и использовать для данного алгоритма.

Алгоритмический процесс — решение задачи по алгоритму с применением определенных данных.

Структура алгоритма

Алгоритм может иметь различную структуру. Для того чтобы описать алгоритм, понятие которого зависит и от его строения, можно воспользоваться целым рядом различных способов, например: словесный, графический, с помощью специально разработанного алгоритмического языка.

Какой из способов будет использован, зависит от нескольких факторов: от сложности задачи, от того, насколько нужно детализировать процесс решения задачи и т. д.

Графический вариант построения алгоритма

Графический алгоритм — понятие, подразумевающие под собой разложение действий, которые нужно выполнить для решения определенной задачи, по определенным геометрическим фигурам.

Графические схемы изображаются не как попало. Для того чтобы их мог понять любой человек применяются чаще всего блок-схемы и структурограммы Насси-Шнейдермана.

Также блок-схемы изображаются в соответствии с ГОСТ-19701-90 и ГОСТ-19.003-80.
Графические фигуры, применяемые в алгоритме, делятся на:

• Основные. Основные изображения применяются для обозначения операций, нужных для обработки данных при решении задачи.

• Вспомогательные. Вспомогательные изображения нужны для обозначения отдельных, не самых важных, элементов решения задачи.

В графическом алгоритме геометрические фигуры, используемые для обозначения данных, называются блоками.

Все блоки идут в последовательности «сверху вниз» и «слева направо» — это правильное направление потока. При правильной последовательности линии, соединяющие между собой блоки, не показывают направление. В остальных случаях направление линий обозначается с помощью стрелок.

У правильной схемы алгоритма не должно быть больше одного выхода из обрабатывающих блоков и менее двух выходов из блоков, отвечающих за логические операции и проверку выполнения условий.

Как правильно построить алгоритм?

Структура алгоритма, как было сказано выше, должна строиться по ГОСТ, иначе она не будет понятна и доступна окружающим.

Общая методика по записи включает в себя следующие пункты:

Название, по которому будет понятно, какую задачу можно решить с помощью этой схемы.

У каждого алгоритма должны быть четко обозначены начало и конец.

У алгоритмов должны быть четко и ясно описаны все данные, как входные, так и выходные.

При составлении алгоритма следует отметить действия, которые позволят производить нужные для решения задачи действия над выбранными данными. Примерный вид алгоритма:

• Имя схемы.
• Данные.
• Начало.
• Команды.
• Конец.

Правильное построение схемы существенно облегчит вычисление алгоритмов.

Геометрические фигуры, отвечающие за разные действия в алгоритме

Горизонтально расположенный овал — начало и конец (знак завершения).

Горизонтально расположенный прямоугольник — вычисление или другие действия (знак процесса).

Горизонтально расположенный параллелограмм — ввод или вывод (знак данных).

Горизонтально расположенный ромб — проверка условия (знак решения).

Вытянутый, горизонтально расположенный шестиугольник — модификация (знак подготовки).

Модели алгоритмов представлены ниже на рисунке.

Формульно-словестный вариант построения алгоритма.

Формульно-словестные алгоритмы записываются в произвольной форме, на профессиональном языке той области, к которой относится задача. Описание действий таким способом осуществляют с помощью слов и формул.

Понятие алгоритма в информатике

В компьютерной сфере все строится на алгоритмах. Без четких указаний, введенных в виде специального кода, не будет работать ни одна техника или программа. На уроках информатики ученикам стараются дать основные понятия алгоритмов, научить пользоваться ими и самостоятельно их создавать.

Создание и использование алгоритмов в информатике — процесс более творческий, чем, например, выполнение указаний к решению задачи в математике.

Существует также специальная программа «Алгоритм», которая помогает людям, несведущим в области программирования, создавать свои собственные программы. Такой ресурс сможет стать незаменимым помощником для тех, кто делает первые шаги в информатике и хочет создавать свои игры или любые другие программы.

С другой стороны, любая программа — алгоритм. Но если алгоритм несет в себе лишь действия, которые нужно выполнять, вставляя свои данные, то программа уже несет в себе готовые данные. Еще одно отличие — это то, что программа может быть запатентована и являться частной собственностью, а алгоритм нет. Алгоритм — понятие более обширное, нежели программа.

Вывод

В этой статье мы разобрали понятие алгоритма и его виды, узнали, как правильно записывать графические схемы.

Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов. Формы описания и виды алгоритмов

Алгоритм — точное предписание исполнителю совеpшить определенную последовательность действий для достижения поставленной цели за конечное число шагов.

Одним из фундаментальных понятий в информатике является понятие алгоритма. Происхождение самого термина «алгоритм» связано с математикой. Это слово происходит от Algorithmi – латинского написания имени Мухаммеда аль-Хорезми (787 – 850) выдающегося математика средневекового Востока. В своей книге «Об индийском счете» он сформулировал правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действий над ними столбиком. В дальнейшем алгоритмом стали называть точное предписание, определяющее последовательность действий, обеспечивающую получение требуемого результата из исходных данных.

Алгоритм может быть предназначен для выполнения его человеком или автоматическим устройством. Создание алгоритма, пусть даже самого простого, — процесс творческий. Он доступен исключительно живым существам, а долгое время считалось, что только человеку. В XII в. был выполнен латинский перевод его математического трактата, из которого европейцы узнали о десятичной позиционной системе счисления и правилах арифметики многозначных чисел. Именно эти правила в то время называли алгоритмами.

Данное выше определение алгоритма нельзя считать строгим – не вполне ясно, что такое «точное предписание» или «последовательность действий, обеспечивающая получение требуемого результата».

Поэтому обычно формулируют несколько общих свойств алгоритмов, позволяющих отличать алгоритмы от других инструкций.

Такими свойствами являются:

• Дискретность (прерывность, раздельность) – алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов. Каждое действие, предусмотренное алгоритмом, исполняется только после того, как закончилось исполнение предыдущего.

• Определенность – каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

• Результативность (конечность) – алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

• Массовость – алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, то есть, он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся только исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

На основании этих свойств иногда дается определение алгоритма, например: “Алгоритм – это последовательность математических, логических или вместе взятых операций, отличающихся детерменированностью, массовостью, направленностью и приводящая к решению всех задач данного класса за конечное число шагов”.

Такая трактовка понятия “алгоритм” является неполной и неточной.

Во-первых, неверно связывать алгоритм с решением какой-либо задачи. Алгоритм вообще может не решать никакой задачи.

Во-вторых, понятие “массовость” относится не к алгоритмам как к таковым, а к математическим методам в целом. Решение поставленных практикой задач математическими методами основано на абстрагировании – мы выделяем ряд существенных признаков, характерных для некоторого круга явлений, и строим на основании этих признаков математическую модель, отбрасывая несущественные признаки каждого конкретного явления. В этом смысле любая математическая модель обладает свойством массовости. Если в рамках построенной модели мы решаем задачу и решение представляем в виде алгоритма, то решение будет “массовым” благодаря природе математических методов, а не благодаря “массовости” алгоритма.

Различают следующие виды алгоритмов:

линейный – список команд (указаний), выполняемых последовательно друг за другом;

разветвляющийся – алгоритм, содержащий хотя бы одну проверку условия, в результате которой обеспечивается переход на один из возможных вариантов решения;

циклический – алгоритм, предусматривающий многократное повторение одной и той же последовательности действий. Количество повторений обусловливается исходными данными или условием задачи.

Понятие алгоритма и его свойства — Информатика, информационные технологии

В настоящее время понятие алгоритма — одно из фундаментальных понятий науки информатика. С одной стороны алгоритм является предметом изучения такой отрасли математики как теория алгоритмов, с другой стороны в информатике существует неформальное определение алгоритма, и алгоритмизация выступает в качестве общего метода информатики.

Объектом приложения алгоритмов являются самые различные науки и области практической деятельности. Широкое применение алгоритмов для решения практических задач не только при использовании ЭВМ позволяет рассматривать эту область информатики как отдельную дисциплину — алгоритмику.

Усовершенствование вычислительных машин даёт возможность реализовать на них всё более сложные алгоритмы. Однако встретившийся в описывающей понятие алгоритм формулировке термин «вычислительный процесс» не следует понимать в узком смысле только цифровых вычислений. Можно пойти дальше и рассматривать вычисления с произвольными символами и их комбинациями; именно таким широким пониманием пользуются при описании понятия алгоритма. Так, можно говорить об алгоритме перевода с одного языка на другой, об алгоритме работы поездного диспетчера (перерабатывающего информацию о движении поездов в приказы) и других примерах алгоритмического описания процессов управления; именно поэтому понятие алгоритма является одним из центральных понятий кибернетики.

Термин “алгоритм” обязан своим происхождением великому ученому средневекового Востока — Муххамад ибн Муса ал-Хорезми (Магомет, сын Моисея, из Хорезма ). Он жил приблизительно с 783 по 850 гг., и в 1983 году отмечалось 1200-летие со дня его рождения в городе Ургенче – областном центре современной Хорезмской области Узбекистана. В латинских переводах с арабского арифметического трактата ал-Хорезми его имя транскрибировалось как algorismi. Откуда и пошло слово “алгоритм” – сначала для обозначения алгоритмов цифровых вычислений десятичной позиционной арифметики, а затем для обозначения произвольных процессов, в которых искомые величины решаемых задач находятся последовательно из исходных данных по определенным правилам и инструкциям.

Алгоритмический процесс есть процесс последовательного преобразования конструктивных объектов, происходящий дискретными «шагами»; каждый шаг состоит в смене одного конструктивного объекта другим.

При этом в ряду сменяющих друг друга конструктивных объектов каждый последующий полностью определяется (в рамках данного алгоритма) непосредственно предшествующим. При более строгом подходе предполагается также, что переход от каждого конструктивного объекта к непосредственно следующему достаточно «элементарен» — в том смысле, что происходящее за один шаг преобразование предыдущего конструктивного объекта в следующий носит локальный характер. Т.е. преобразованию подвергается не весь конструктивный объект, а лишь некоторая, заранее ограниченная для данного алгоритма его часть и само это преобразование определяется не всем предыдущим конструктивным объектом, а лишь этой ограниченной частью.

Наряду с совокупностями возможных исходных данных и возможных результатов, для каждого алгоритма имеется ещё совокупность промежуточных результатов (промежуточных результатов), представляющая собой ту рабочую среду, в которой развивается алгоритмический процесс.

Алгоритм – это точно определенная последовательность действий для некоторого исполнителя, выполняемых по строго определенным правилам и приводящих через некоторое количество шагов к решению задачи.

Любой алгоритм существует не сам по себе, а предназначен для определенного исполнителя (человека, робота, компьютера, языка программирования и т.д.). Свойством, характеризующим любого исполнителя, является то, что он умеет выполнять некоторые команды. Совокупность команд, которые данный исполнитель умеет выполнять, называется системой команд исполнителя. Алгоритм описывается в командах исполнителя, который будет его реализовывать. Объекты, над которыми исполнитель может совершать действия, образуют так называемую среду исполнителя. Исходные данные и результаты любою алгоритма всегда принадлежат среде того исполнителя, для которого предназначен алгоритм.

Исполнитель алгоритмов определяет элементарные действия, из которых формируется алгоритм. Отдельные действия, составляющие алгоритм, называются операциями. При этом под операцией понимается как какое-то единичное действие, (например, сложение) так и группа взаимосвязанных действий.

Основными особенностями любого алгоритма являются решение задачи в обобщенном виде и возможность выполнять действия по решению задачи для конкретных значений (не только человеку, но и различным техническим устройствам (исполнителям)). Основным исполнителем несложных алгоритмов является человек. Достаточно вспомнить последовательность действий для решения систем линейных уравнений, вычисления корней уравнений.

При решении сложных задач исполнителем является ЭВМ и составление алгоритма решения задачи является необходимым этапом, детализирующим метод решения для дальнейшего программирования. Программа осуществляет еще более глубокую детализацию решения и его визуализацию.

Свойства алгоритма:

— детерминированность (точность указаний, исключающая их произвольное толкование),

— дискретность (возможность расчленения вычислительного процесса на отдельные элементарные операции, возможность выполнения которых не вызывает сомнений),

— массовость (пригодность алгоритма для решения всех задач заданного класса),

— результативность (прекращение процесса через определенное число шагов с выдачей искомых результатов или сообщения о невозможности продолжения вычислительного процесса).

Всякий алгоритм применяется к исходным (входным) данным, и результатом его работы являются выходные данные, в ходе работы алгоритма появляются промежуточные данные. Для описания данных фиксируется набор элементарных символов (алфавит данных) и даются правила построения сложных данных из простых. Данные для своего размещения требуют памяти, В ЭВМ память состоит из одинаковых ячеек, каждая из которых может содержать один или несколько символов алфавита данных. Таким образом, единицы объема данных и памяти согласованы.

Можно сказать, что в процессе формального решения задачи, ее решение сначала описывается на языке математики в виде системы формул, а затем на языке алгоритмов в виде некоторого процесса, в котором используются ранее определенные математические формулы и условия их выполнения. Таким образом, алгоритм может рассматриваться как связующее звено в цепочке метод решения — реализующая программа

Т.о., при разработке алгоритма необходимо формализовать процесс решения задачи, сведя его к применению конечной последовательности достаточно простых правил.

Алгоритмизацией называется процесс сведения задачи к последовательности этапов, выполняемых друг за другом так, что результаты предыдущих этапов используются при выполнении последующих. В процессе алгоритмизации осуществляется выбор метода решения задачи с указанием необходимых расчетных формул, логических условий, соотношений для контроля достоверности выходных, результатов, а также форм представления исходной информации с учетом специфики ЭВМ

Статьи к прочтению:

Понятие алгоритма и исполнителя. Свойства алгоритмов.

Похожие статьи:

План-конспект урока по информатике и икт (9 класс) по теме: Понятие алгоритма. Виды алгоритмов и их свойства.

Урок:

Тема: Понятие алгоритма. Виды алгоритмов и их свойства.

Класс: 9.

Цель: изучить назначение алгоритма и его основные свойства;

Задачи: 1) ознакомление учащихся с понятием алгоритма.

2) ознакомление учащихся с видами  алгоритмов и их свойствами;

3) развитие у детей памяти, мышления, логического  мышления;

 

Литература:

1)    Информатика и ИКТ : учебник для 9 кл. /И.Г. Семакин.-

2-ое изд., испр. – М.:Бином, 2009 г. стр143.

2)  Информатика. Базовый курс.7-9 кл. под редакцией

                           И.Г. Семакина.стр194.

 

1.Понятие алгоритма.

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

 

Например, нужно указать кому- либо(ребенку) порядок открывания двери:

   1.  Достать ключ из кармана

   2. Вставить его в замочную скважину

   3. Повернуть его 2 раза по часовой стрелке.

   4. Открыть дверь.

   5. Вытащить ключ из замка.

   6. Положить его обратно в карман.

В данном случае мы написали с вами алгоритм открывания двери.

Алгоритм это последовательность действий, которые должен выполнить исполнитель (ребенок) для достижения конкретной цели.

Исполнитель алгоритма  — это объект, умеющий выполнять определенный набор действий. (человек, животное, робот, компьютер).

Алгоритм — описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

Алгоритмизация — процесс разработки алгоритма (плана действий) для решения задачи.

Алг

•         Алгоритм содержит несколько шагов.

•         Шаг – отдельное законченное действие.

 

Каждый из нас ежедневно использует различные алгоритмы: инструкции, правила, рецепты и т.п. Обычно мы это делаем не задумываясь. Например, открывая дверь ключом, никто не размышляет над тем, в какой последовательности выполнять действия. Однако чтобы научить кого-нибудь открывать дверь, придется четко указать и сами действия, и порядок их выполнения.

2. Свойства алгоритмов

 

 

Мир алгоритмов очень разнообразен. Несмотря на это, удается выделить общие свойства, которыми обладает любой алгоритм.

 Дискретность (от лат. разделенный, прерывистый). Это свойство указывает, что любой алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке. 

 Детерминированность –(от лат. – определенность, точность). Это свойство указывает, что любое действие алгоритма должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае.

Конечность – это свойство определяет, что каждое действие в отдельности и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения.

 Массовость – это свойство показывает, что один и то же алгоритм можно использовать с разными исходными данными

 Результативность – это свойство требует, чтобы в алгоритме не было ошибок.

 

3.Виды алгоритмов:

 

—  Линейный (последовательный) алгоритм – описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке.

—  Циклический – описание действий, которые должны повторяться указанное количество раз или пока не выполнено заданное условие.

Перечень повторяющихся действий называется телом цикла.

—  Разветвляющийся – алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий.

—  Вспомогательный алгоритм — алгоритм,  который можно использовать в других алгоритмах, указав только его имя. Вспомогательному алгоритму должно быть присвоено имя.

 

4. Способы представления алгоритмов.

На практике наиболее распространены следующие  формы представления алгоритмов:

➢ Словесная (запись на естественном языке).

➢ Графическая (изображения из графических символов – блок-схемы).

➢ Псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.).

➢ Программная (тексты на языках программирования).

 

Домашняя работа.

Придумать свои примеры на каждый вид алгоритма.

Итог урока.

—        Дети, что нового вы сегодня узнали?

—        Сегодня мы узнали, что такое алгоритм, узнали виды

 и свойства алгоритмов.

Понятие алгоритма и его свойства

«Алгоритм» является базовым основополагающим понятием информатики, а алгоритмизация и программирование – основным разделом курса информатики (ядром курса). Понятие алгоритма, как и понятие информации, даётся множеством самых разнообразных определений – от «наивно-интуитивных» («алгоритм – это план решения задачи») до «строго формализованных» (нормальные алгоритмы Маркова). Понятие алгоритма, являющееся фундаментальным в математике и информатике, возникло задолго до появления средств вычислительной техники.

Термин «алгоритм (алгорифм)» появился в Средние века, когда европейцы знакомились со способами выполнения арифметических действий в десятичной системе счисления по книге узбекского математика Абу Джафара Муххамада ибн Мусы аль-Хорезми (783–850 г.) «Арифметика индусскими цифрами», получившей широкую известность. Слово «алгоритм» есть результат европейского произношения слов «аль-Хорезми» («аль-Хорезми» – человек из города Хорезми; в настоящее время город Хива в Хорезмской области Узбекистана).

Единого определения понятия алгоритма нет. Первоначально под алгоритмом понимали способ выполнения арифметических действий над десятичными числами. В дальнейшем алгоритмом стали называть точное предписание, определяющее порядок действий, обеспечивающий получение требуемого результата из исходных данных за конечное число шагов.

Алгоритм (по Д. Э. Кнуту) – это конечный набор правил, который определяет последовательность операций для решения конкретного множества задач и обладает пятью важными чертами: конечность, определённость, ввод, вывод, эффективность.

Алгоритм (по А. Н. Колмогорову) – это система вычислений, выполняемых по строго определённым правилам, которая после какого-либо числа шагов заведомо приводит к решению поставленной задачи.

Алгоритм (по А. А. Маркову) – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, идущий от варьируемых исходных данных к искомому результату.

Алгоритм может быть предназначен для выполнения его человеком или автоматическим устройством.

Применительно к ЭВМ алгоритм определяет вычислительный процесс, начинающийся с обработки некоторой совокупности возможных исходных данных и направленный на получение определенных этими исходными данными результатов. Термин «вычислительный процесс» распространяется и на обработку других видов информации, например, символьной, графической или звуковой.

Алгоритм должен обладать следующими свойствами:

• дискретностью;

• массовостью;

• определённостью;

• результативностью;

• формальностью.

Дискретность (разрывность, раздельность). Каждый алгоритм состоит из отдельных законченных действий, т.е. делится на шаги.

Массовость – применимость алгоритма ко всем задачам некоторого класса, различающимся только исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

Определённость (детерминированность, точность) – свойство алгоритма, указывающее на то, что каждый шаг алгоритма должен быть строго определён и не должен допускать произвола в толковании. Также строго должен быть определён порядок выполнения отдельных шагов. Благодаря этому свойству многократное выполнение алгоритма при одних и тех же исходных данных даёт один и тот же результат.

Результативность (конечность)– свойство, состоящее в том, что любой алгоритм должен приводить к правильному решению задачи за конечное(может быть очень большое) число шагов, либо подавать сигнал о том, что данный алгоритм неприменим для решения поставленной задачи.

Формальность – это свойство указывает на то, что любой исполнитель, незнакомый с содержанием алгоритма, но способный воспринимать и выполнять инструкции алгоритма, действуя формально, т.е. отвлекаясь от содержания поставленной задачи и лишь строго выполняя инструкции, получает необходимый результат. Думать о том, какие действия и в какой последовательности нужно выполнить, должен разработчик алгоритма, а исполнитель формально (не думая, механически) поочерёдно исполняет предложенные команды и получает необходимый результат.

Алгоритм

— что такое NP-Complete в информатике?

Переполнение стека

1. Около
2. Товары
3. Для команд

1. Переполнение стека Общественные вопросы и ответы
2. Переполнение стека для команд Где разработчики и технологи делятся частными знаниями с коллегами
3. Вакансии Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста
4. Талант Нанимайте технических специалистов и создавайте свой бренд работодателя
5. Реклама Обратитесь к разработчикам и технологам со всего мира
6. О компании

.

информатика | Определение, поля и факты

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, компьютерное и сетевое проектирование, моделирование данных и информационных процессов, а также искусственный интеллект. Информатика берет некоторые свои основы из математики и инженерии и, следовательно, включает методы из таких областей, как теория очередей, 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.

портативный компьютер портативный персональный компьютер. © Открыть индекс

Британская викторина

Компьютеры и технологии: Викторина

Какую операционную систему разработал Google?

Информатика считается частью семейства пяти отдельных, но взаимосвязанных дисциплин: компьютерная инженерия, информатика, информационные системы, информационные технологии и программная инженерия.Это семейство стало известно как дисциплина вычислений. Эти пять дисциплин взаимосвязаны в том смысле, что информатика является их объектом изучения, но они отделены друг от друга, поскольку каждая имеет свою исследовательскую перспективу и направленность учебной программы. (С 1991 года Ассоциация вычислительной техники [ACM], Компьютерное общество IEEE [IEEE-CS] и Ассоциация информационных систем [AIS] сотрудничают в разработке и обновлении таксономии этих пяти взаимосвязанных дисциплин и руководящих принципов, которые во всем мире для их программ бакалавриата, магистратуры и исследований.)

Основные области информатики включают традиционное изучение компьютерной архитектуры, языков программирования и разработки программного обеспечения. Тем не менее, они также включают вычислительную науку (использование алгоритмических методов для моделирования научных данных), графику и визуализацию, взаимодействие человека с компьютером, базы данных и информационные системы, сети, а также социальные и профессиональные вопросы, которые являются уникальными для практики компьютерных наук. . Как может быть очевидно, некоторые из этих подполей пересекаются в своей деятельности с другими современными областями, такими как биоинформатика и вычислительная химия.Эти совпадения являются следствием тенденции компьютерных ученых признавать многочисленные междисциплинарные связи в своей области и действовать в соответствии с ними.

Развитие информатики

Информатика возникла как самостоятельная дисциплина в начале 1960-х годов, хотя электронно-цифровая вычислительная машина, являющаяся объектом ее изучения, была изобретена примерно двумя десятилетиями раньше. Корни информатики лежат, прежде всего, в смежных областях математики, электротехники, физики и информационных систем управления.

Britannica Premium: удовлетворение растущих потребностей искателей знаний. Получите 30% подписки сегодня. Подпишись сейчас

Математика является источником двух ключевых концепций в развитии компьютера — идеи о том, что вся информация может быть представлена ​​в виде последовательностей нулей и единиц, и абстрактного понятия «хранимая программа». В двоичной системе счисления числа представлены последовательностью двоичных цифр 0 и 1 так же, как числа в знакомой десятичной системе представлены цифрами от 0 до 9.Относительная легкость, с которой два состояния (например, высокое и низкое напряжение) могут быть реализованы в электрических и электронных устройствах, естественно привела к тому, что двоичная цифра или бит стал основной единицей хранения и передачи данных в компьютерной системе.

Электротехника обеспечивает основы проектирования схем, а именно идею о том, что электрические импульсы, входящие в схему, могут быть объединены с использованием булевой алгебры для получения произвольных выходных сигналов. (Булева алгебра, разработанная в XIX 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, наряду с изобретением электронных, магнитных и оптических носителей для хранения и передачи информации, явились результатом достижений в области электротехники и физики.

Информационные системы управления, первоначально называвшиеся системами обработки данных, предоставили ранние идеи, на основе 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, которая имела центральное значение для ведения бизнеса: платежная ведомость, бухгалтерский учет, управление запасами, производственный контроль, отгрузка и получение.

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

Алан М. Тьюринг, 1951. Science History Images / Alamy

В 1950-е годы большинство пользователей компьютеров работали либо в научно-исследовательских лабораториях, либо в крупных корпорациях. Первая группа использовала компьютеры для выполнения сложных математических вычислений (например,g., траектории ракет), в то время как последняя группа использовала компьютеры для управления большими объемами корпоративных данных (например, платежными ведомостями и товарно-материальными запасами). Обе группы быстро поняли, что написание программ на машинном языке нулей и единиц непрактично и не надежно. Это открытие привело к разработке языка ассемблера в начале 1950-х годов, который 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 быть выполнены. 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 (близких к естественным языкам) стала поддерживать более легкое и быстрое программирование.FORTRAN стал основным языком высокого уровня для научного программирования, а COBOL стал основным языком бизнес-программирования. Эти языки несли с собой потребность в различном программном обеспечении, называемом компиляторами, которое переводит программы на языке высокого уровня в машинный код. По мере того как языки программирования становились все более мощными и абстрактными, создание компиляторов, которые создают высококачественный машинный код и которые эффективны с точки зрения скорости выполнения и потребления памяти, стало сложной проблемой информатики.Разработка и реализация языков высокого уровня лежит в основе области информатики, называемой языками программирования.

Рост использования компьютеров в начале 1960-х годов послужил толчком для разработки первых операционных систем, которые состояли из резидентного программного обеспечения системы, 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, деятельности, которая расширилась настолько широко, что стала известна как вычислительная наука.

В 1970-х и 1980-х годах появились мощные устройства компьютерной графики, как для научного моделирования, так и для другой визуальной деятельности. (Компьютеризированные графические устройства были представлены в начале 1950-х годов с отображением грубых изображений на бумажных графиках и экранах электронно-лучевых трубок [ЭЛТ].) Дорогое 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 небольших прямоугольных пикселей), стала более доступной.Технология растровых изображений вместе с экранами с высоким разрешением и развитием графических стандартов, которые делают программное обеспечение менее зависимым от машины, привели к взрывному росту этой области. Поддержка всех этих видов деятельности переросла в область компьютерных наук, 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 стали широко использоваться в 1980-х и 90-х годах, когда линейное взаимодействие с пользователями было заменено графическими пользовательскими интерфейсами (GUI).Дизайн графического интерфейса пользователя, который был впервые разработан Xerox и позже принят Apple (Macintosh) и, наконец, Microsoft (Windows), важен, потому что он составляет то, что люди видят и делают, когда они взаимодействуют с вычислительным устройством. Разработка соответствующих пользовательских интерфейсов для всех типов пользователей превратилась в область компьютерных наук, известную как взаимодействие человека с компьютером (HCI).

графический интерфейс пользователя Xerox Alto был первым компьютером, на котором для управления системой использовались графические значки и мышь — первый графический интерфейс пользователя (GUI). Предоставлено Xerox

Область компьютерной архитектуры и организации также резко изменилась с тех пор, как в 1950-х были разработаны первые компьютеры с хранимой программой. Так называемые системы с разделением времени появились в 1960-х годах, чтобы позволить нескольким пользователям одновременно запускать программы с разных терминалов, жестко подключенных к компьютеру. В 1970-х годах были разработаны первые глобальные компьютерные сети (WAN) и протоколы для высокоскоростной передачи информации между компьютерами, разделенными на большие расстояния.По мере развития эти виды деятельности объединились в область компьютерных наук, называемую сетями и коммуникациями. Важным достижением в этой области стало развитие Интернета.

Идея о том, что инструкции, а также данные могут храниться в памяти компьютера, имела решающее значение для фундаментальных открытий о теоретическом поведении алгоритмов. То есть такие вопросы, как «Что можно / нельзя вычислить?» были формально решены с использованием этих абстрактных идей. Эти открытия положили начало области компьютерных наук, 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 размещения данных в таких структурах, являются серьезной проблемой для компьютерных ученых, потому что они так активно используются в компьютерном программном обеспечении, особенно в компиляторах, операционных системах, файловых системах, и поисковые системы.

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

Еще одна долгосрочная цель исследований в области информатики — создание вычислительных машин и роботизированных устройств, которые могут выполнять задачи, которые обычно считаются требующими человеческого интеллекта.К таким задачам относятся движение, зрение, слух, говорение, понимание естественного языка, мышление и даже проявление человеческих эмоций. Область информатики интеллектуальных систем, первоначально известная как искусственный интеллект (ИИ), на самом деле предшествовала первым электронным компьютерам в 1940-х годах, хотя термин искусственный интеллект не был введен до 1956 года.

Три развития вычислительной техники в начале 21 века — мобильные вычисления, вычисления клиент-сервер и взлом компьютеров — способствовали появлению трех новых областей в информатике: разработка на основе платформ, параллельные и распределенные вычисления и безопасность. и информационное обеспечение.Платформенная разработка — это изучение особых потребностей мобильных устройств, их операционных систем и приложений. Параллельные и распределенные вычисления связаны с разработкой архитектур и языков программирования, которые поддерживают разработку алгоритмов, компоненты которых могут выполняться одновременно и асинхронно (а не последовательно), чтобы лучше использовать время и пространство. Обеспечение безопасности и информации связано с проектированием компьютерных систем и программного обеспечения, которые защищают целостность и безопасность данных, а также конфиденциальность лиц, которые характеризуются этими данными.

Наконец, на протяжении всей истории информатики особое внимание уделялось уникальному социальному воздействию, которое сопровождает исследования в области информатики и технологические достижения. Например, с появлением Интернета в 1980-х годах разработчикам программного обеспечения потребовалось решить важные вопросы, связанные с информационной безопасностью, личной конфиденциальностью и надежностью системы. Кроме того, вопрос о том, является ли компьютерное программное обеспечение интеллектуальной собственностью, и связанный с ним вопрос «Кому оно принадлежит?» породила совершенно новую правовую область лицензирования и лицензионных стандартов, которые применяются к программному обеспечению и связанным с ним артефактам.Эти и другие проблемы составляют основу социальных и профессиональных вопросов информатики и проявляются почти во всех других областях, указанных выше.

Итак, чтобы подвести итог, дисциплина информатики превратилась в следующие 15 отдельных областей:

• Алгоритмы и сложность

• Архитектура и организация

• Вычислительные науки

• Графика и визуальные вычисления

• Человеко-компьютерное взаимодействие

• Управление информацией

• Интеллектуальные системы

  Сеть и связь

• Операционные системы

• Параллельные и распределенные вычисления

• Разработка на основе платформы

• Языки программирования

• Обеспечение безопасности и информации

• Программная инженерия

• Социальные и профессиональные вопросы

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

.

40 ключевых терминов в области информатики, объясненные вашим начальником

Примечание редактора: эта запись впервые появилась на веб-сайте Карла Чео. Мы переиздали это здесь с его разрешения.

Чтобы сделать обучение более увлекательным и интересным, вот список важных теорий и концепций информатики, объясненных с помощью аналогий и минимально технических терминов. Это похоже на сверхбыструю программу получения степени по информатике для всех, просто чтобы вы поняли общие концепции.

Важные примечания:

• Пояснения без указания источника написаны самостоятельно. Поправьте меня, если заметите неточности. Если возможно, предложите лучший!
Заголовки
• связаны с соответствующими статьями в Википедии. Пожалуйста, обратитесь к Википедии для более серьезных и подробных объяснений.
• Аналогии прекрасны, но не идеален . Если вы хотите полностью понять концепции, вам нужно довести все до самых фундаментальных истин, а затем рассуждать оттуда.

Также ознакомьтесь с этой инфографикой, если вы только начинаете программировать.

Основная концепция № 1 — Алгоритмы и структуры данных

1.1 — Обозначение Big O

Допустим, вы заказываете Гарри Поттер: Полная коллекция из 8 фильмов [Blu-ray] на Amazon и одновременно загружаете ту же коллекцию фильмов онлайн. Вы хотите проверить, какой метод быстрее. Доставка занимает почти день, а загрузка завершилась примерно на 30 минут раньше. Большой! Так что это сложная гонка.

Что, если я закажу несколько фильмов на Blu-ray, таких как «Властелин колец», «Сумерки», «Трилогия о темном рыцаре» и т. Д., И загрузю все фильмы онлайн одновременно? На этот раз доставка по-прежнему занимает день, но онлайн-загрузка занимает 3 дня.

При совершении покупок в Интернете количество приобретенного товара (ввод) не влияет на время доставки. Выход постоянный. Мы называем это O (1) .

Для онлайн-загрузки время загрузки прямо пропорционально размеру файла фильма (ввод).Мы называем это O (n) .

Из экспериментов мы знаем, что онлайн-покупки масштабируются лучше, чем онлайн-загрузки. Очень важно понимать нотацию большого O, потому что это помогает вам анализировать масштабируемость , и эффективность алгоритмов.

Примечание. Нотация Big O представляет наихудший сценарий алгоритма. Предположим, что O (1) и O (n) — это наихудшие сценарии из приведенного выше примера.

Подробнее: Big O Notations (видео), Простое английское объяснение Big O, Руководство для начинающих по Big O Notation

1.2 — Алгоритмы сортировки

Вот видео, объясняющее сортировку:

Подробнее: Анимации алгоритма сортировки, Красивые и настраиваемые визуализации алгоритма сортировки

1.3 — Рекурсия

Кто-то в кинотеатре спрашивает вас, в каком ряду вы сидите. Вам лень сосчитать, поэтому вы спрашиваете человека перед вами. Вам просто нужно добавить 1 из ответа человека, чтобы получить текущий номер строки. Гениально, правда? Однако человек перед вами сделал то же самое, и так далее.Наконец вопрос достигает строки 1, и он отвечает: «Я в строке 1!». Оттуда правильное сообщение (увеличивающееся на единицу в каждой строке) доходит до человека, который спросил.
Аарон Кролик / Quora

Вверху: коробка шоколада Droste иллюстрирует рекурсию.

Вот еще один пример, известный как эффект Дросте. Медсестра несет поднос с коробкой какао и чашкой с уменьшенным изображением, на котором она держит то же самое, которое, в свою очередь, содержит еще меньшую версию изображения, и так далее.

Вот еще несколько примеров эффектов Дросте, которые помогут вам уснуть.

Если вы все еще не понимаете, что такое рекурсия, проверьте… В противном случае продолжайте чтение.

1.4 — Большие данные

Предположим, у вас в саду протекает водопровод. Вы берете ведро и некоторые уплотнительные материалы, чтобы устранить проблему. Через некоторое время вы видите, что утечка намного больше, и вам нужен сантехник, чтобы принести более крупные инструменты. Тем временем вы все еще используете ведро для слива воды.Через некоторое время вы замечаете, что открылся массивный подземный поток. Вам нужно обрабатывать галлоны воды каждую секунду.

Ковши больше не нужны. Вам нужен совершенно новый подход к решению проблемы, потому что объем и скорость воды выросли. Чтобы предотвратить затопление города, вам может потребоваться, чтобы правительство построило массивную плотину, которая требует огромного опыта в области гражданского строительства и сложной системы контроля.
Баладжи Вишванатан / Quora
«Большие данные» — это наборы данных, настолько большие и сложные, что ими невозможно управлять с помощью обычных инструментов обработки данных.

Подробнее: Big Data от TED-Ed (видео), Что такое большие данные и Hadoop (видео)

1.5 — Структуры данных

Каждый компьютерный ученый и программист должен знать как минимум:

Перейдите на следующую страницу, чтобы узнать об искусственном интеллекте и компьютерной архитектуре.

.