Содержание. Содержание. 2 Алгор итмы. 3 Понят ие и свойства алгоритма. 3 1. Дис кретность. 3 2. Опр еделенность (детерминированность). 3 3. Рез ультативность (финитность, конечность). 3 4. Мас совость. 4 Виды а лгоритмов 4 Язык б лок-схем 4 Основ ные (базовые) структуры алгоритмов 4 Приме ры простой и непростых программ: 5 Основ ные (базовые) структуры алгоритмов и их производные: 6 Следо вание 6 Цикл с постусловием 6 Цикл с предусловием 6 Разве твление 6 Обход 6 Множе ственный выбор 6 Стади и создания алгоритма: 6 Прогр амма. 6 Основ ные языки программирования 7 Вычис лительные машины. 7 Хроно логия Вычислительных Машин 7 Списо к использованной литературы. 9 Алгоритмы. Понятие и свойства алгоритма. Алгоритм - формальное описание последов ательности действий, которое необходимо выполнить для решения задачи ; - п редписание, определяющее ход вычислительного процес са, связанного с преобразованием данных от некоторого их исходного сост ояния к требуемому результату. Формальные описания алгоритмов аналоги чны представлениям основных частей программ, которые их реализуют, поэт ому многое, что относят к описанию конкретных программ, применимо к алго ритму и наоборот. Появление алгоритмов связывают с зарождением матема тики. Более 1000 лет назад (в 825 году) ученый из города Хорезма Абдулла (или Абу Д жафар) Мухаммед бен Муса аль-Хорезми создал книгу по математике, в которо й описал способы выполнения арифметических действий над многозначными числами. Само слово алгоритм возникло в Европе после перевода на латынь книги этого математика. Теория алгоритмов имеет большое практическое значен ие. Алгоритмический тип деятельности важен не только как мощный тип деят ельности человека, но и как одна из эффективных форм его труда. Через алго ритмизацию, через расчленение сложных действий на все более простые дей ствия, выполнение которых доступно машинам, пролегает путь к автоматиза ции. Создание алгоритма для решения задач какого-либо типа, его представ ление исполнителю в удобной для него форме – это творческий акт. Образн о говоря, историю математики можно было бы назвать историей открытия алг оритмов и их внедрения в человеческую практику. Если внимательно оглядеться вокруг, то можно обнаружи ть множество постоянно выполняемых алгоритмов. Мир алгоритмов очень ра знообразен. Несмотря на это, удается выделить общие свойства, которыми о бладает любой алгоритм ( Рис. 1 ) . Рис. 1 Свойства алгоритмов 1. Д84Dи84yс84ѓк84{р84‚е84uт84„н84~о84Ђс84ѓ т84„ь84Ћ . Алг оритм представляет процесс решения задачи как последовательность выпо лнения шагов-этапов. Для выполнения каждого этапа требуется определенн ое время, т.е. преобразование исходных данных в результат происходит дис кретно во времени. 2. О84Oп84Ѓр84‚е84uд84tе84uл84|е84uн84~н84~ о84Ђс84ѓт84„ь84Ћ ( д84tе84uт84„е84uр84‚м84}и84yн84~и84yр84‚ о84Ђв84rа84pн84~н84~о84Ђс84ѓт84„ь84Ћ ). Каждое правило алгоритма должно быть четким и однозначным. Отсюда выполнение алгоритма носит механический х арактер. 3. Р84Qе84uз84xу84…л84|ь84Ћт84„а84pт84„и84y в84rн84~о84Ђс84ѓт84„ь84Ћ ( ф84†и84yн84~и84yт84„н84~о84Ђс84ѓ т84„ь84Ћ , к84{о84Ђн84~е84uч84‰н84~о84Ђс84ѓт84„ь84Ћ ). Алг оритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов. 4. М84Mа84pс84ѓс84ѓо84Ђв84rо84Ђс84ѓт84„ь84Ћ . Алгоритм ре шения задачи разрабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим дл я некоторого класса задач, различающихся исходными данными (область при менимости алгоритма). Виды алгоритмов : 1. Линейный алгоритм (описа ние действий, которые выполняются однократно в заданном п орядке) . 2. Циклический алгоритм (описание дейс твий, которые должны повторятся указанное число раз или по ка не выполнено задание) . 3. Разветвляющий алгоритм (алгоритм, в к отором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая после довательность действий). 4. Вспомогательный алгоритм (алгоритм, который можно использовать в других алгоритмах, указав только его имя). Язык блок-схем - способ формального описания алгоритмов. Схема наглядно демонстрирует все связи между элементами. Хорошо различ аются элементы, в которых записаны условия ветвления (ромбы), элементы, в которых записаны указания о работе на д числами (прямоугольники), а так же элементы ввода и вывода информации (паралле лограммы). Язык схем настолько четок, что исполнитель, получивши й схему алгоритма, ни в каких дополнительных разъяснениях не нуждается. Язык схем алгоритмов – важный тип языка для представления алгоритмов; с хема может быть важным дополнением к алгоритму, записанному в какой – л ибо форме. Основные (базовые) структуры алгоритмов – это ограниченный набор стандартных способо в соединения отдельных блоков или структур блоков для выполнения типич ных последовательностей действий. Доказано, что программу для любой про стой логической задачи можно составить из структур следование, разветв ление и повторение (цикл). Эти базовые структуры были положены в основу технологии структурного п рограммирования. Эта технология для разработки сложных программ реком ендует разбивать (декомпозировать) программу на подпрограммы (процедур ы), решающие отдельные подзадачи, т.е. базируется на процедурной декомпоз иции. Простая программа - алгоритм, для которого: · Существует единственный вход и единственный выход. · Для каждого элемента алгоритма сущ ествует путь от входа к выходу через этот элемент (т.е. алгоритм не содержи т бесконечных циклов и не содержит бесполезных (недостижимых) фрагменто в). Примеры простой и непростых п рограмм : Простая программа Бесконечный цикл Недостижимый фрагмент Рис. 3 Примеры программ Основные (базовые) структуры алгоритмов и их производные : С84Rл84|е84uд84tо84Ђв„rа84pн84~и84yе84u - последовательное выполнение действий (блоков). Ц84Wи84yк84{л84| с84ѓ п84Ѓо84Ђс84ѓт84„у84…с84ѓл84|о84Ђв84rи84yе„uм84} - тело цикла (блок 2) выполняется до тех пор , пока условие (блок 3) не станет истинным. Ц84Wи84yк84{л84| с84ѓ п84Ѓр84‚е84uд84tу84…с84ѓл84|о84Ђв84rи84yе„uм84} - пока не будет нарушено условие (блок 3), ос уществляется повторение тела цикла (блок 2). Р84Qа84pз84xв84rе84uт84„в84rл84|е„uн84~и84yе84u - применяется, когда в зависимости от условия требуется выполнить либо одно действие, л ибо другое. О84Oб84qх84‡о84Ђд84t - частный случай разветвления, когда одна ветвь не содержит ни каких действий. М84Mн84~о84Ђж84wе84uс84ѓт84„в84rе„uн84~н84~ы84Ќй84z в84rы84Ќб84qо84Ђр84‚ - в зависимости от значения переменной I выполняется одно из неско льких действий. Рис. 4 Структуры алгоритмов Стадии создания алгоритма : 1. Алгоритм должен быть пре дставлен в форме, понятной челов еку, который его разрабаты вает. 2. Алгоритм должен быть представлен в ф орме, понятной тому объекту (в том числе и человеку), который будет выполня ть описанные в алгоритме действия. Идеальными исполнит елями являются машины, роботы, компьютеры... Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется программой. Программа. Программа вычислительной машины - описа ние алгоритма решения задачи, заданное на языке программирования (на маш инный язык конкретной ЭВМ переводится автоматически при помощи трансл ятора). Процесс составления программ называют программированием. Язык программирования — формал ьная знаковая система, предназначенная для описания алгоритмов в форме, которая удобна для исполнителя (например, компьютера). Язык программиров ания определяет набор лексических, синтаксических и семантических пра вил, используемых при составлении компьютерной программы. Он позволяет программисту точно определить то, на какие события будет реагировать ко мпьютер, как будут храниться и передаваться данные, а также какие именно действия следует выполнять над этими данными при различных обстоятель ствах. Со времени создания первых программируемых машин чел овечество придумало уже более двух с половиной тысяч языков программир ования. Каждый год их число пополняется новыми. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, дру гие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программист ы иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков пр ограммирования. Основные языки программирования Используемые в разработк е ABAP/4 | Ада | ActionScript | Ассемблеры | Awk | BASIC | C | COBOL | C++ | C# | ColdFusion | D | Delphi | Forth | FoxPro | DataFlex | Фортран | Groovy | Haskell | Java | JavaScript | J++ | J# | Icon | Limbo | Лисп | Lua | Objective-C | Оберон | Oz | Паскаль | Perl | PHP | PL/I | Пролог | Руби | Python | Tcl | Scheme | Smalltalk | SQL | Visual DataFlex | Visual Basic | VB.NET | Visual FoxPro Академические АПЛ | Clean | Curry | Лого | MATLAB | ML IEC61131-3 Instruction List | FBD | Ladder Diagram | SFC Прочие Алгол | Алгол 68 | Мо дула-2 | Miranda Эзотерические INTERCAL | Brainfuck Вычислительные машины . Вычислительная машина, счётная машина — механизм, электромеханическое или электронное устройство, предназн аченное для автоматического выполнения математических операций. В последнее время, это понятие чаще всего ассоциирует ся с различными видами компьютерных систем. Тем не мен ее, вычислительные механизмы появились задолго до того, как заработал пе рвый компьютер. Хронология Вычислительных Ма шин В 1623 году немец Вильгельм Шикард создал так называемые «Считающ ие часы», которые сегодня принято считать первым автоматическим кальку лятором. В письмах к Иоганну Кеплеру Шикард объяснял, как можно использо вать его машину для расчёта астрономических таблиц. Машина Шикарда умел а складывать и вычитать шестизначные числа, оповещая звонком о переполн ении. Более сложные вычисления выполнялись с помощью набора костяшек Не пера, установленного на корпусе механизма. К сожалению, оригинал машины был потерян при пожаре ещё до начала двадцатого столетия. В 1960 году на осно ве сохранившихся чертежей была построена копия этого вычислителя, подт вердившая его существование и работоспособность. В 1642 году машину, помогающую в сложении чисел, изобрёл ф ранцузский учёный Блез Паскаль. «Паскалина», как назвал свою конструкци ю изобретатель, представляла собой механическое устройство в виде ящич ка, наполненного многочисленными шестерёнками. Складываемые числа вво дились в машину за счёт соответствующего поворота наборных колёсиков. Н а каждом из этих колёсиков, соответствовавших одному десятичному разря ду, были нанесены деления с цифрами от 0 до 9. При вводе числа колёсики прокр учивались до соответствующей цифры. При завершении полного оборота изб ыток над цифрой 9 переносился на соседний разряд (на 1 позицию сдвигалось соседнее колесо) и так далее. «Машина Паскаля» позволяла выполнять не то лько сложение, но и другие операции, однако при этом требовала применени я довольно неудобной процедуры повторных сложений. В 1673 году другой известный учёный — Готфрид Вильгельм Лейбниц изготовил механический калькулятор, позволявший легко выполня ть вычитание, умножение и деление. 1723 год — немецкий математик и астроном Христиан Людви г Герстен на основе работ Лейбница создал арифметическую машину. Машина высчитывала частное и произведение (за счёт последовательно выполняем ых операций сложения). Кроме того, в ней была предусмотрена возможность к онтроля за правильностью ввода данных. В 1820 году француз Тома де Кальмар наладил промышленный выпуск арифмометров. Разработанная в 1823 году разностная машина англичанина Чарльза Бэббиджа предназначалась для расчётов математических таблиц. Изучение работ Бэббиджа и его советы помогли шведскому изобретателю Пе ру Георгу Шойцу, начиная с 1854 года, построить несколько разностных машин, а в 1859 даже продать одну из них канцелярии английского правительства. Ещё одна «Разностная машина», построенная вскоре Мартином Вибергом, так же была в своей основе улучшенной версией машины Чарльза Бэббиджа и испо льзовалась для расчёта и публикации печатных логарифмических таблиц. К 1890 году американцем Германом Холлеритом была разработана электрическ ая табулирующая система, которая использовалась в переписях населения США в 1890-м и 1900-м годах. В 1938 году немецкий инженер Конрад Цузе на квартире роди телей построил свою первую машину, названную «Z1». Это была пробная модель полностью механической программируемой цифровой вычислительной маши ны. В том же году Цузе приступил к созданию машины «Z2». А в 1941 году Цузе созда ёт первую вычислительную машину, обладающую всеми свойствами современ ного компьютера «Z3». Таким образом, в ычисл ительная машина - это интегрированный набор алгоритмо в и структур данных, способный хранить и выполнять программы. Вычислител ьная машина может быть построена как реальное физическое устройство, со стоящее из проводов, транзисторов, магнитных сердечников и тому подобны х деталей; в этом случае она называется реальной выч ислительной машиной, или аппаратной вычислительной машиной . Но она может быть построена и с помощью программ, выполняемых н а некоторой другой вычислительной машине; в этом случае она называется программно-моделируемой вычислительной машиной Машина, выполняющая оттранслированные программы, мож ет оказаться иногда аппаратной машиной, но обычно это виртуальная вычислительная машина , состоя щая частично из аппаратуры, а частично из программного обеспечения Список использованной литературы. 1. Себеста Р.У. Основные к онцепции языков программирования, Изд. Дом «Вильямс», 2001. 2. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данн ых, Мир, 1989. 3. Н.А. Криницкий. Алгоритмы вокруг н ас.- М.: Наука,1977. 4. В.А. Успенский. Машина Поста - М.: Нау ка,1979 . 5. Румянцев Д.Г ., Монастырский Л.Ф. Путь программиста, Изд. дом «ИнфраМ», 2000. 6. Касаткин В. Н. Информация, Алгорит мы ЭВМ, - М.: Просвещение, 1991.- 192 с. 7. В. Ф. Шолохович. – 4-е изд. – М.: Просв ещение, 1997. – 256 с. 8. Т. Пратт Языки программирования. Разработка и реализация. - М.: М ир, 1979. с.