2. Алгоритмы и способы их представления

h ## Понятие алгоритма

Алгоритм — это конечная последовательность действий, которая приводит к решению поставленной задачи.

Алгоритм отвечает на три главных вопроса:

Что делать?
В каком порядке выполнять действия?
Когда завершить выполнение?

Любая программа — это алгоритм, записанный на языке программирования.

Отличие алгоритма от набора действий

Не каждый набор действий является алгоритмом.

Пример:

1. Включить компьютер
2. Работать

На первый взгляд это похоже на алгоритм, но:

неясно, что значит «работать»;
не указано, когда алгоритм завершается;
отсутствует конкретный результат.

Значит, это не алгоритм.

Свойства алгоритма

Чтобы набор действий считался алгоритмом, он должен обладать определёнными свойствами.

1 Определённость

Каждый шаг алгоритма должен быть:

точным;
однозначным;
понятным исполнителю.

Плохо:

«Сделать задание нормально»

Хорошо:

«Открыть файл задания и выполнить все пункты»

Исполнитель не должен додумывать смысл шага.

2 Конечность

Алгоритм должен:

иметь начало;
иметь конец.

Плохо:

«Повторять действия всегда»

Хорошо:

«Повторять действия, пока не выполнено условие»

Бесконечный алгоритм — ошибка.

3 Массовость

Алгоритм должен работать:

не для одного случая;
а для целого класса задач.

Пример:

алгоритм входа в систему подходит для разных пользователей;
алгоритм приготовления чая — для разных кружек и видов чая.

4 Результативность

После выполнения алгоритма:

должен быть получен результат.

Если результат отсутствует — алгоритм составлен неправильно.

Зачем нужны разные формы записи алгоритмов

Алгоритм можно записать разными способами, потому что:

человеку проще читать одно;
компьютеру — другое;
при обучении важна наглядность.

Один и тот же алгоритм может быть записан в нескольких формах.

Основные формы записи алгоритмов

Существует три основные формы записи алгоритмов:

словесная (текстовая);
псевдокод;
блок-схема.

Словесная (текстовая) форма

Алгоритм записывается в виде обычного текста, по шагам.

Пример:

1. Включить компьютер
2. Ввести логин
3. Ввести пароль
4. Нажать кнопку входа

Преимущества:

простая;
понятна любому человеку;
не требует специальных знаний.

Недостатки:

может быть неоднозначной;
сложно представить сложные условия и циклы.

Псевдокод

Псевдокод — это упрощённая запись алгоритма, близкая к языкам программирования, но без строгого синтаксиса.

Пример:

НАЧАЛО
ввести логин
ввести пароль
ЕСЛИ данные верны
    войти в систему
ИНАЧЕ
    вывести сообщение об ошибке
КОНЕЦ

Преимущества:

ближе к программированию;
легко переводится в код;
помогает понять логику программы.

Недостатки:

требует базового понимания алгоритмов;
не всегда нагляден для новичков.

Блок-схема

Блок-схема — это графическое представление алгоритма с помощью специальных символов.

Каждый символ обозначает определённый тип действия:

начало и конец;
действие;
условие;
ввод и вывод данных.

Блок-схемы особенно полезны:

на этапе обучения;
при анализе логики алгоритма;
при поиске ошибок.

Почему блок-схемы важны

Перед написанием кода важно:

понимать логику программы;
видеть последовательность действий;
осознавать ветвления и повторы.

Блок-схема позволяет:

«увидеть» алгоритм;
избежать логических ошибок;
упростить переход к языку программирования.

Сначала алгоритм → потом код.

Связь алгоритма и программы

Связь можно представить так:

Задача
   ↓
Алгоритм
   ↓
Форма записи (текст / схема / псевдокод)
   ↓
Программа

Если алгоритм составлен неправильно:

программа будет работать неправильно,
даже если код написан без ошибок.

Итоги

Алгоритм — основа любой программы
Алгоритм должен обладать строгими свойствами
Один алгоритм можно записать разными способами
Блок-схемы и псевдокод помогают понять логику
Язык программирования — последний этап