Дополнительно

Алгоритмы в нашей жизни сообщение. Исследовательская работа по информатике "алгоритмы в нашей жизни"

Сколько раз следует объехать квартал, чтобы найти подходящее место для парковки?
Как долго стоит испытывать удачу в рискованном предприятии, прежде чем забрать свою долю?
Сколько ждать лучшего предложения на этот дом или автомобиль?
И даже: пора ли уже жениться или подвернется кто-то получше?

Мы пытаемся разрешить такие вопросы каждый день, и в некоторых случаях это даже мучительно. Однако эти мучения необязательны. По крайней мер с математической точки зрения все эти вопросы вполне решаемы, принадлежат к разряду задач об оптимальной остановке, и ответ — потратить 37% своего времени и усилий.

Правило 37% определяет простую последовательность шагов, которая призвана решать подобные проблемы. На языке программистов она называется алгоритмом.

У многих слово «алгоритм» вызывает малоприятные ассоциации со школьной математикой. На самом же деле задолго до того, как алгоритмы стали задействоваться в программировании, их начали применять люди, причем область их действия не сводится исключительно к математике. Когда вы печете хлеб, вы используете рецепт и, значит, следуете алгоритму. Когда вы вяжете свитер по рисунку, вы следуете алгоритму. Алгоритмы были неотъемлемой частью жизни человека со времен каменного века.

Авторы хорошо знакомы с междисциплинарными исследованиями в отраслях когнитивистики, математики, экономики. Прежде чем защитить дипломную работу в области исследования английского языка, Брайан изучал компьютерные технологии и философию, а карьеру построил на стыке всех трех специальностей. Том посвятил годы изучению психологии и статистики, прежде чем стал профессором Калифорнийского университета в Беркли, где теперь уделяет почти все свое время исследованию взаимосвязей между мыслительной деятельностью человека и вычислительными операциями.

Кроме того, в поисках алгоритмов для жизни авторы беседовали с людьми, которые придумали самые известные алгоритмы за последние 50 лет. И спрашивали, как их исследование повлияло на их же подход к решению жизненных задач. Ведь как сказал , «наука — это скорее определенный образ мышления, нежели просто совокупность знаний».

В книге авторы с успехом ищут лучшие решения для задач, с которыми все мы сталкиваемся ежедневно, — ну или таких неожиданных, как «вовремя уйти, когда ты на коне» на примере Березовского (подсказка — задача грабителя).

Или же рассказывают о паническом ужасе Данни Хиллиса (впоследствии основателя корпорации Thinking Machines) от носков своего соседа по комнате в общежитии. Дело было не в том, что сосед Хиллиса не стирал свои носки. Он их как раз стирал. Проблема заключалась в том, что происходило после. Молодой человек доставал носок из корзины с чистым бельем. Потом наугад доставал второй. Если носки не оказывались парными, он бросал второй носок обратно в корзину. Этот процесс продолжался до тех пор, пока он не находил пару первому носку. Итак, при 10 разных парах носков ему приходилось в среднем 19 раз вытаскивать разные носки, чтобы подобрать одну пару, и еще 17 раз, чтобы составить вторую. В общей сложности сосед Хиллиса мог вылавливать по одному носку 110 раз, чтобы собрать 20 пар. Этого было достаточно, чтобы начинающий компьютерный специалист переехал жить в другую комнату. До сих пор обсуждение техники сортировки носков может пробудить в программистах удивительное красноречие.

Еще неожиданный пример: в одном из эпизодов «Секретных материалов» агент Малдер, прикованный к постели (в буквальном смысле), вот-вот должен был пасть жертвой вампира-невротика. Чтобы спастись, он опрокинул на пол пакет с семечками. Вампир, бессильный перед своей психической болезнью, стал нагибаться, чтобы подобрать их, семечко за семечком. Тем временем наступил рассвет — раньше, чем Малдер стал добычей монстра. Программисты назвали бы такой метод атакой пингования или сетевой атакой типа «отказ в обслуживании»: если заставить систему выполнять бесконечное количество банальных задач, самые важные вещи будут утеряны в хаосе.

И еще один пример напоследок: рядом со сканом реального дневника Дарвина приводится вот такая история.

Когда Чарльз размышлял, стоит ли ему сделать предложение своей кузине Эмме Веджвуд, он достал карандаш и бумагу и взвесил все возможные последствия своего решения. В пользу брака он привел возможность обзавестись детьми, построить теплые отношения и наслаждаться «очарованием музыки и женскими беседами». Против брака играли «чудовищная потеря времени», отсутствие свободы времяпрепровождения, тяжкая необходимость навещать родственников, расходы и тревоги, связанные с детьми, обеспокоенность, что «жене может не понравиться Лондон», и меньше свободных денег на покупку книг. Сравнив обе колонки, он обнаружил незначительный перевес в пользу брака и ниже приписал «жениться-жениться-жениться ч. т. д.».

Лагранжева релаксация и имитация отжига, алгоритм LRU-вытеснения давно неиспользуемых критериев для обработки переполнения кеша, правило верхнего доверительного предела — и, внезапно, простота выбора — вас ждут почти 400 страниц чистого интеллектуального удовольствия. Текст настолько плотный и информационно насыщенный, что чтения вам хватит надолго. Особенно если вы будете воспроизводить хотя бы по одной ситуации на алгоритм — а избежать этого соблазна не удастся, даже и не пытайтесь.

1. Что такое алгоритм?

2. Вспомните план создание компьютерной презентации.

3. Приведите план празднования вашего дня рождения.

АЛГОРИТМЫ В НАШЕЙ ЖИЗНИ

Алгоритмы постоянно присутствуют в нашей жизни.

Каждое утро, когда нужно идти в школу, вы встаете в определенное время (например, в 7 часов), делаете зарядку, умываетесь, завтракаете, надеваете школьную форму, берете школьную сумку, которую составили вечером, выходите из дома, идете или едете в школу.

То есть вы каждое утро выполняете один и тот же алгоритм (рис. 1.31):

1. Проснуться в 7 часов.

2. Сделать зарядку.

3. Умыться.

4. Позавтракать.

5. Надеть школьную форму.

6. Взять школьную сумку.

7. Выйти из дома.

8. Добраться до школы.

Рис. 1.31. Алгоритм приготовления к школе

И взрослые, и дети - все знают и выполняют алгоритм перехода дороги без светофора (рис. 1.32):

1. Остановиться у края тротуара.

2. Посмотреть налево.

3. Ждать, пока слева есть транспорт,

4. Перейти до середины дороги и остановиться.

5. Посмотреть справа.

6. Ждать, пока справа есть транспорт.

7. Закончить переход дороги.

Рис. 1.32. Алгоритм перехода дороги без светофора

В учебной деятельности человек также выполняет много разнообразных алгоритмов: при решении уравнений и текстовых задач, применение правил украинского и иностранных языков, проведение опытов и тому подобное.

Так, при решении задачи на уроке математики каждый ученик является исполнителем следующего алгоритма:

2. Выяснить, значение каких величин известны и значения каких величин нужно найти.

3. Составить план решения задачи.

4. Записать решение задачи.

5. Записать ответ.

На уроках украинского языка ученики часто выполняют алгоритм определения строения слова:

1. Определить окончание слова и обозначить его.

2. Определить основу слова.

3. Подобрать однокоренные слова.

4. Определить корень слова и обозначить его.

5. Обозначить префикс слова.

6. Обозначить суффикс слова.

Исполняют алгоритмы и на производстве. В проектном бюро завода процесс изготовления нового устройства всегда начинается с проектирования этого изделия. Проектировщики выполняют следующий алгоритм:

1. Определить назначение будущего изделия, основные требования к нему, условия использования.

2. Проанализировать уже существующие аналогичные изделия.

3. Создать эскизный проект.

4. Разработать технический проект.

5. Разработать техническую документацию.

Эскиз (франц. esquisse - предварительный набросок) - рисунок, по которому создают что-либо; технический рисунок, выполненный от руки.

Технический проект - совокупность документов (расчетов, чертежей, макетов и т. п), необходимых для возведения сооружений, изготовление машин, приборов и другое.

Рис. 1.33. Алгоритм проектирования нового изделия

Вы и сами можете привести много примеров выполнения алгоритмов в повседневной жизни: в учебе, в исследовательской деятельности, во время путешествий и отдыха, на производстве и тому подобное.

ПЛАНИРОВАНИЕ И АЛГОРИТМЫ

Если вы хотите в субботу встретиться с другом, чтобы пойти в кинотеатр и посмотреть новый фильм, поплавать в бассейне и еще и успеть посмотреть интересный футбольный матч по телевизору, нужно еще в пятницу вечером спланировать свою деятельность на субботу. Например, этот план мог бы быть таким:

1. Проснуться в 9 часов.

2. Сделать зарядку.

3. Принять душ.

4. Позавтракать.

5. Узнать в Интернете сеансы показа выбранного фильма.

6. Договориться с другом о встрече у кинотеатра.

7. Пообедать.

8. Встретиться с другом в назначенное время.

9. Просмотреть фильм.

10. Посетить бассейн в 17.00.

11. Быть дома в 19.30.

12. Поужинать.

13. Смотреть футбольный матч по телевизору с 20.00 до 21.45.

14. Принять душ.

15. Пойти спать в 22.30.

Рис. 1.34. План проведения выходного дня

Как видим, такой клан в алгоритму, который нужно выполнить, чтобы достичь поставленной цели: встретиться с другом, посмотреть новый фильм, посетить бассейн, посмотреть по телевизору футбольный матч.

Ученые настоятельно рекомендуют ежедневно планировать свою деятельность на следующий день. Такое планирование способствует рациональному распределению времени и дает возможность успеть выполнить важные дела. Исследования показали, что каждая минута, затраченные на планирование деятельности, экономит 10 минут самой деятельности.

Учителя всегда составляют планы проведения уроков и внеклассных мероприятий, учащиеся составляют планы написания сочинений и решения задач, медицинские работники планируют профилактические обследования населения для предотвращения заболеваний, на производстве планируют поставки сырья, чтобы не было перебоев в изготовлении продукции, в магазинах планируют поставки товаров и тому подобное.

ВКЛАДКА ОБРАЗЫ В ОКНЕ ПРОГРАММЫ SCRATCH

Исполнители в программе Scratch могут выглядеть по-разному, то есть иметь несколько образов, или, еще говорят, костюмов (рис. 1.35). Можно считать, что исполнитель меняет костюмы, как актер на сцене театра. Эти образы размещаются на вкладке Образы.

Разместить образы исполнителя на вкладке Образы можно одним из

трех способов:

Нарисовать в специальном графическом редакторе, встроенном в среде Scratch ;

Вставить из файла;

Сфотографировать на камеру, подключенную к компьютеру.

Чтобы нарисовать образ во встроенном графическом редакторе, нужно:

1. Выбрать кнопку Рисовать вкладки Образы.

2. Создать рисунок в окне встроенного графического редактора (рис. 1.36).

3. Выбрать кнопку Ок.

Чтобы вставить образ из файла, нужно:

1. Выбрать кнопку Импортировать вкладки Образы.

2. Выбрать кнопку Обиды в окне Импортировать образы (рис. 1.37).

Рис. 1.35. Вкладка Образы

Рис. 1.36. Окно встроенного графического редактора

Рис. 1.37. Окно Импортировать образы

3. Открыть содержимое одной из папок, например Animals (англ. animals - животные).

4. Выбрать нужный образ, бы. Выбрать кнопку Ок.

Каждый из образов, размещенных на вкладке Образы, можно изъять из этой вкладки (выбрав кнопку скопировать на эту же вкладку

(выбрав кнопку редактировать во встроенном графическом редакторе (выбрав кнопку

Импорт (лат. importare - ввозить из-за границы) - брать объекты из других источников.

Рис. 1.38. Алгоритм со сменой образов

Образы исполнителя можно изменять во время выполнения алгоритма. На рисунке 1.38 приведен пример такого алгоритма.

В этом алгоритме использованы следующие новые команды:

Ждать 5 секунд из группы Управлять - ее исполнение приостанавливает осуществление алгоритма на указанное время;

Следующий образ с группы Вид выполнение меняет текущий образ исполнителя на следующий в списке на вкладке Образ (после последнего образа следующим считается первый).

В начале выполнения алгоритма исполнитель должен образ, который выбран на вкладке Образы (он обведен цветной рамкой). Исполнитель находится на сцене определенным образом (например так, как это показано на рисунке 1.39, а). В таком случае после выполнения первых трех команд приведенного алгоритма исполнитель перемещается на 100 шагов, и его образ меняется на следующий (рис. 1.39, б). После выполнения следующих трех команд алгоритма исполнитель снова переміщується на 100 шагов, и его образ снова меняется на следующий (рис. 1.39, в). После этого исполнитель выполняет последнюю команду алгоритма и перемещается еще на 100 шагов.

Рис. 1.39. Выполнение алгоритма со сменой образов

Менять образы можно не только последовательно, но и в любом порядке. Для этого нужно использовать команду изменить образ на

с группы Вид. Для установки следующего образа исполнителя нужно открыть список поля блока этой команды и выбрать образ, который станет следующим после выполнения этой команды.

ВКЛАДКА ЗВУКИ В ОКНЕ ПРОГРАММЫ SCRATCH

На вкладке Звуки можно разместить звуковые сообщения, которые может воспроизводить исполнитель (рис. 1.40). Эти звуковые сообщения можно записать через подключенный к компьютеру микрофон или вставить из файла.

Каждое звуковое сообщение, которое размещено на вкладке. Звуки, можно изъять из этой вкладки (выбрав кнопку воспроизвести (выбрав кнопку остановить (выбрав кнопку

Для того чтобы записать звуковое сообщение через подключенный к компьютеру микрофон, нужно:

1. Выбрать кнопку

2. Выбрать кнопку

Записать в окне Записать звук (рис. 1.41).

Проговорить нужный текст, или спеть песню, или сыграть мелодию, или воспроизвести звуки интим образом.

4. Выбрать кнопку остановить в окне Записать звук.

5. Выбрать кнопку Ок. В этом самом окне есть кнопка

Играть, выбрав которую можно сразу прослушать записанное сообщение.

Для того чтобы вставить звук из файла, нужно:

1. Выбрать кнопку

2. Выбрать кнопку Звуки на панели навигации в окне Импортировать звук (рис. 1.42).

Рис. 1.40. Вкладка Звуки

Рис. 1.41. Окно Записать звук

Рис. 1.42. Окно Импортировать звук

3. Открыть содержимое нужной палки, например Animal .

4. Выбрать в папке нужный звук.

5. Выбрать кнопку Ок.

Воспроизвести звук во время выполнения алгоритма можно командой из группы Звуки. В поле блока этой команды можно открыть список и выбрать нужный звук из тех, что размещены на вкладке Звуки.

Работаем с компьютером

Создайте проект, в котором исполнитель автомобиль будет иметь четыре образа (car -blue , car -bug , car 1, саr 2 (англ. car - автомобиль, blue - синий, bug - жук)). Исполнитель должен четыре раза проехать путь по 200 шагов, повернуться на 90° по часовой стрелке, последовательно воспроизводить один из звуков (Trumpet 1, Trumpet 2, С аг Passing , BeUToll (англ. trumpet - труба, CarPassing - проезд автомобиля, BeUToll - звон колокольни)) и делать паузу в течение 3-х секунд, меняя каждый раз образ на следующий.

Для этого:

1. Запустите программу Scratch .

2. Откройте вкладку Образы.

3. Исключите с вкладки Образы все образы. Для него:

1. Выберите кнопку в ряду кнопок под первым образом.

2. Если остались обиды, повторите для них команду 1.

4. Разместите на вкладке образ са r - blu е. Для этого:

1. Нажмите кнопку Импортировать вкладки Образы.

2. Выберите кнопку Обиды в окне Импортировать образы.

3. Откройте содержимое папки Transportation (англ . transportation - транспорт).

4. Выберите образ car -blue .

5. Выберите кнопку Ок.

5. Разместите на вкладке образ car -bug .

6. Разместите на вкладке образ carl .

7. Разместите на вкладке образ саr 2.

8. Откройте вкладку Звуки.

9. Удалите из вкладки все звуки.

10. Разместите на вкладке звук Trumpet 1. Для этого:

1. Выберите кнопку

2. Нажмите кнопку Звуки в окне Импортировать звук.

3. Откройте содержимое папки Instruments .

4. Выберите звук Trumpet 1.

5. Выберите кнопку Ок.

11. Разместите на вкладке звук Trumpet 2.

12. Разместите на вкладке звук CarPassing (палка Effects ).

13. Разместите на вкладке звук BeUToll (палка Effects ).

14. Откройте вкладку Скрипты.

15. Разместите на вкладке Скрипты команды алгоритма (рис. 1.43).

16. Сохраните проект в своей палке в файле с именем тренування1.5_1.

17. Запустите проект на выполнение.

18. Замените все команды следующий образ на команды изменить образ на.

19. Выберите в списках команд изменить образ на имена образов так, чтобы они менялись в таком порядке: саг2, car - blue , car - bug , carl .

20. Сохраните проект в своей папке в файле с именем тренування1.5_2.

21. Запустите проект на выполнение.

22. Закройте окно программы Scratch .

Самое важное в этом пункте

Алгоритмы постоянно присутствуют в нашей жизни. Человек в своей деятельности составляет и выполняет разнообразные алгоритмы.

Одним из видов алгоритмов есть планы. Рекомендуется планировать свою деятельность на каждый следующий день, а также составлять планы различных мероприятий. Планирование способствует рациональному распределению времени и дает возможность успеть выполнить важные дела.

Вкладка Образы в программе Scratch используется для размещения образов (костюмов) исполнителя. Образ исполнителя во время выполнения алгоритма можно изменить командой следующий образ или изменить образ на с группы Вид.

Вкладка Звуки используется для размещения звуковых сообщений, которые может воспроизвести исполнитель. Воспроизведение исполнителем звукового сообщения лед время выполнения алгоритма можно осуществить командой играть звук из группы Звук.

Дайте ответы на вопросы

1*. В каких сферах деятельности человек составляет алгоритмы?

2°. В каких сферах деятельности человек исполняет алгоритмы?

3*. Что общего у плана и алгоритма?

4°. Для чего используют вкладку Образы в программе Scratch ?

5*. Как разместить новый образ на вкладку Образы?

6*. Какими командами можно изменить образ исполнителя во время выполнения алгоритма?

7*. Для чего используют вкладку Звуки в программе Scratch ?

8*. Как разместить новое звуковое уведомление на вкладке Звуки?

9°. Как можно воспроизвести звуковое уведомление во время выполнения алгоритма?

Выполните задания

1°. Составьте алгоритм выполнения домашних заданий на завтра.

2°. Составьте алгоритм создания поздравительной открытки другу на день рождения. Подайте алгоритм в виде блок-схемы.

3*. Составьте план проведения осенних каникул. Подайте алгоритм в виде блок-схемы.

4*. Составьте план написания статьи в школьную газету про ваш класс.

Подайте алгоритм в словесной форме.

5*. Составьте проект в программе Scratch , в котором исполнитель приобретает образов различных видов транспорта. Составьте сценарий этого проекта. Подберите самостоятельно соответствующие звуки.

6*. Составьте проект в программе Scratch , в котором исполнитель приобретает образов людей. Составьте сценарий этого проекта. Используйте звуки, которые вы запишете самостоятельно.

Составьте проект, в котором будут использованы образы исполнителя, созданные вами во встроенном графическом редакторе. Составьте сценарий этого проекта. Используйте звуки, которые вы запишете самостоятельно.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

«Составление алгоритмов и выполнение их в среде выполнения алгоритмов Scratch »

Внимание! Во время работы с компьютером соблюдайте правила безопасности и санитарно-гигиенических норм.

1. Составьте проект для исполнителя Рыжий кот, выполнив который он нарисует прямоугольник со сторонами 100 и 50 и квадрат со стороной 75. Соседние стороны прямоугольника должны быть разного цвета, а противоположные - одинакового. Цвет сторон квадрата должен отличаться от цвета сторон прямоугольника. Квадрат и прямоугольник не должны пересекаться. Сохраните проект в папке в файле с именем практическая 2.1.

2. Составьте проект, в котором исполнитель меняет образы из папки Fantasy . Составьте сценарий этого проекта. Запишите его в тетрадь. Используйте звуки, которые соответствуют выбранным вами образам. Сохраните проект в папке в файле с именем практическая 2.2.

Алгоритм - описанная на некотором языке точная конечная
система правил, определяющая содержание и порядок
действий над некоторыми объектами, строгое выполнение
которых дает решение поставленной задачи.
Слово «алгоритм» произошло от имени
узбекского математика Мухаммеда
Аль-Хорезми

Понятие алгоритма (продолжение)

Любой алгоритм предназначен для определенного исполнителя
(человека, робота, компьютера, языка программирования и т.д.).
Исполнитель алгоритма – человек или устройство (в частности,
процессор компьютера), умеющий выполнять определённый набор действий.
Исполнитель является средством реализации алгоритма.
Объекты, над которыми исполнитель может совершать действия, образуют
среду исполнителя.

Алгоритмы в жизни человека

Распорядок дня
Рецепты
План работы
Инструкции по использованию
…
Любую деятельность человека
можно описать с помощью
алгоритмов

Алгоритмы в жизни человека

Вопрос: Как заставить человека решать или
выполнять какую либо задачу какую-либо
задачу, если человек не знает как?
Ответ: Научить!
1.Выбрать способ решения задачи
2. Рассказать как реализовать способ.
Понятно и доступно!
3.Человек (исполнитель) решает задачу
строго в соответствии с выбранным методом.

Алгоритм и компьютер
Вопрос: Как заставить компьютер решать или
выполнять какую либо задачу какую-либо задачу?
Ответ: Научить!
1.
выбирают способ (метод, порядок) решения задачи
и изучают его во всех подробностях;
2.
описывают исполнителю (компьютеру) выбранный
метод в абсолютно понятном для него виде;
3.
исполнитель решает задачу строго в соответствии
с выбранным методом.

Выбор способа решения задачи

Способ решения задачи должен быть
известен (из практики, здравого смысла, из
литературы)
Главная трудность: из нескольких методов
выбрать такой, который в наибольшей
степени отвечал бы некоторым
требованиям, например, минимальная
трудоемкость, максимальная
эффективность и т.д

Описание выбранного метода

выделить величины, являющиеся исходными
для задачи;
разбить процесс решения задачи на такие
этапы, которые известны исполнителю и
которые он может выполнить однозначно без
всяких пояснений;
указать порядок выполнения этапов;
указать признак окончания процесса решения
задачи;
указать во всех случаях, что является
результатом решения задачи.

Алгоритм должен удовлетворять определенным
требованиям. Принято выделять следующие
семь:
1. Наличие ввода исходных данных.
2. Наличие вывода результата выполнения.
3. Однозначность (компьютер «понимает» только
однозначные инструкции).
4. Общность – алгоритм предназначен для решения
некоторого класса задач.
5. Корректность – алгоритм должен давать
правильное решение задачи.
6. Конечность – решение задачи должно быть
получено за конечное число шагов.
7. Эффективность – для решения задачи должны
использоваться ограниченные ресурсы компьютера
(процессорное время, объем оперативной памяти и
т.д.).

При разработке алгоритма используют следующие основные
принципы.
Принцип поэтапной детализации алгоритма (другое название
- "проектирование сверху-вниз"). Этот принцип предполагает
первоначальную разработку алгоритма в виде укрупненных
блоков (разбиение задачи на подзадачи) и их постепенную
детализацию.
Принцип "от главного к второстепенному", предполагающий
составление алгоритма, начиная с главной конструкции. При
этом, часто, приходится "достраивать" алгоритм в обратную
сторону, например, от середины к началу.
Принцип структурирования, т.е. использования только
типовых алгоритмических структур при построении алгоритма.
Нетиповой структурой считается, например, циклическая
конструкция, содержащая в теле цикла дополнительные выходы
из цикла. В программировании нетиповые структуры
появляются в результате злоупотребления командой
безусловного перехода (GoTo). При этом программа хуже
читается и труднее отлаживается.

10. Свойства алгоритма

Дискретность (разрывность) - каждый алгоритм
состоит из отдельных законченных действий и
соответственно алгоритм представляет
последовательность указаний, команд, определяющих
порядок выполнения шагов процесса.
Массовость - применимость алгоритма ко всем задачам
рассматриваемого типа, при любых исходных данных.
Определенность (детерминированность, точность)- каждый
шаг алгоритма должен быть строго определен и не
допускать различных толкований. Описание алгоритма
должно быть таким, чтобы его мог выполнить любой
грамотный пользователь.

11. Свойства алгоритма (продолжение)

Результативность – любой алгоритм должен
завершаться за конечное (может быть очень большое)
число шагов.
Формальность – любой исполнитель, способный
воспринимать и выполнять инструкции алгоритма,
действует формально, т.е. отвлекается от содержания
поставленной задачи и лишь строго выполняет
инструкции.

12. Способы описания алгоритмов

Словесное описание представляет структуру
алгоритма на естественном языке. Никаких правил
составления словесного описания не существует.
Псевдокод - описание структуры алгоритма на
естественном, частично формализованном языке,
позволяющее выявить основные этапы решения
задачи, перед точной его записью на языке
программирования.

13.

Пример. Найти корни уравнения Ax2 + Bx + C = 0
1. Ввести величины A, B, C.
2. Вычислить дискриминант по формуле D = B2 - 4 A C.
3. Если D < 0, то действительных корней нет.
4. Если D > 0, то идти к п. 5.
5.
6. Вывести значения X1 и X2.
7. Закончить.

14.

Способы описания алгоритмов
(продолжение)
Блок-схема - описание структуры алгоритма
с помощью геометрических фигур с линиямисвязями, показывающими порядок выполнения
отдельных инструкций.
Программа - описание структуры алгоритма на
алгоритмическом языке программирования.

15. Способы описания алгоритмов (продолжение)

Алгоритм, предназначенный для исполнения
на компьютере, должен быть записан на
«понятном» ему языке.
Такой формализованный язык называют
языком программирования.

16. Основные конструкции блок-схем

Начало/конец
алгоритма
(для
подпрограмм – вызов/возврат)
Процесс, предназначенный
описания отдельных действий
для
Предопределенный
процесс,
предназначенный для обращения к
вспомогательным
алгоритмам
(подпрограммам)
Ввод/вывод
носителя
с
Ввод с клавиатуры
Вывод на монитор
неопределенного
Начало
Конец
Действие

17. Основные конструкции блок-схем (продолжение)

Вывод
на
устройство
печатающее
Решение (проверка условия или
условный блок)
Блок, описывающий цикл с
параметром
Границы цикла, описывает
циклические
процессы
типа:
«цикл с
предусловием»,
«цикл
с постусловием»
Соединительные блоки
Нет
Да
<Тело цикла>
<Тело цикла>
А
А

18.

Правила выполнения схем алгоритмов и программ
устанавливает ГОСТ 19.701-90 ЕСПД.
Единая система программной документации
(ЕСПД) - комплекс государственных стандартов,
устанавливающих взаимосвязанные правила
разработки, оформления и обращения программы и
программной документации.
Схема алгоритма - графическое представление
определения, анализа или метода решения задач, в
котором используются символы для отображения
данных и операций.
Схемы алгоритмов и программ состоят из имеющих
заданное значение символов, краткого
пояснительного текста и соединяющих линий.

19.

Правила выполнения символов
Контуры символов и их размеры должны
соответствовать ГОСТ 19.701-90.
Символы должны быть одного размера.
Символы в схеме должны быть расположены
равномерно. Следует придерживаться разумной
длины соединений и минимального числа длинных
линий.
Минимальное количество текста, необходимого для
понимания функции данного символа, следует
помещать внутри символа. Текст должен быть
записан слева направо и сверху вниз.
Для текста следует использовать чертежный шрифт
по ГОСТ 2.304-81 с высотой букв не менее 2,5 мм.
Сокращение слов в записях не допускается, за
исключением установленных государственными
стандартами.

20.

Если объем текста, помещенного внутри символа, превышает
его размеры, следует использовать символ «комментарий».
Комментарий помещается на свободном поле схемы алгоритма,
по возможности вблизи поясняемого символа, и соединяется с
ним штриховой линией.

21.

Правила выполнения линий
Линии показывают потоки данных или управление.
Направление потока слева направо и сверху вниз считается
стандартным. Если поток имеет направление, отличное от
стандартного, то применяется указатель направления потокастрелка по ГОСТ 2.307-68.
Линии в схемах должны подходить к символу либо слева, либо
сверху, а исходить либо справа, либо снизу. Линии должны быть
направлены к центру символа.
Толщина линий для вычерчивания символов и связей между
ними должна быть одинаковой. Рекомендуется использовать
толщину от 0,6 до 0,8 мм.
В схемах предусмотрено использование двух типов линий -
сплошной тонкой для вычерчивания символов и потоков, и
штриховой - для изображения связей символа с комментарием
или выделения группы символов.
В схемах следует избегать пересечений линий. В
исключительных случаях допускается изображение
пересекающихся линий.
Если две и более линий объединяются в одну, то место их
объединения должно быть смещено.

22.

Правила выполнения соединений
Разрывы линий в схемах возникают при
большой насыщенности символами, при
длинных линиях потоков или
размещении схемы на нескольких
страницах. В этих случаях следует
применить специальный символ
«соединитель» .
Если схема размещается на нескольких
страницах, то следует применять
соединитель с комментарием или
«межстраничный соединитель».

23.

Пример выполнения схемы алгоритма на нескольких страницах (страница 1)

24.

Пример выполнения схемы алгоритма на нескольких страницах (страница 2)

25. Основные алгоритмические конструкции. Линейная алгоритмическая конструкция

Линейной называют алгоритмическую конструкцию,
реализованную в виде последовательности действий (шагов), в
которой каждое действие (шаг) алгоритма выполняется ровно
один раз, причем после каждого i- го действия (шага)
выполняется (i+1)-e действие (шаг), если i-е действие - не конец
алгоритма.
Пример.
Опишем алгоритм сложения двух чисел на псевдокоде и в виде блоксхемы.
Псевдокод:
1. Ввод двух чисел A, B.
2. Вычисляем сумму S = A + B.
3.Вывод S.
4.Конец.
Начало
Ввод A, B
S=A+B
S
Конец

26. Разветвляющаяся алгоритмическая конструкция

Разветвляющейся (или ветвящейся) называется алгоритмическая конструкция,
обеспечивающая выбор между двумя альтернативами в зависимости от значения
входных данных.
Неполное ветвление
Полное ветвление
Нет
Действие 2
Условие
Да
Действия 1
Истина (Да)
Условие
Ложь (Нет)
Действия

27. Команда «Выбор»

Да
Действие 1
Нет
V1 (Z)
Да
Действие 2
Нет
V2 (Z)
Да
Действие 3
V3 (Z)
Нет
Действие 4

28. Алгоритмическая конструкция «Цикл»

Циклической (или циклом) называют алгоритмическую
конструкцию, в которой некая, идущая подряд группа
действий (шагов) алгоритма может выполняться
несколько раз, в зависимости от входных данных или
условия задачи.
Группа повторяющихся действий на каждом шагу цикла
называется телом цикла.

29. Алгоритмическая конструкция «Цикл»

Арифметический цикл(цикл с параметром, цикл с известным числом
повторений)
В арифметическом цикле число его шагов (повторений) однозначно
определяется правилом изменения параметра.
Оно задается с помощью начального (N) и конечного (К) значений
параметра и шагом (h) его изменения.
Правило изменения параметра i: i = N, К, h
означает
1-й шаг цикла
i=N
2-й шаг цикла
i=N+h
3-й шаг цикла и т.д.
i = N + 2h
последний шаг
i=K

30. Алгоритмическая конструкция «Цикл»

Цикл с предусловием.
◦ Сначала проверяется значение условного выражения (условие) перед
выполнением очередного шага цикла.
◦ Если значение условного выражения истинно, исполняется тело цикла.
После чего управление вновь передается проверке условия и т.д.
◦ Эти действия повторяются до тех пор, пока условное выражение не примет значение
ЛОЖЬ.
◦ При первом же несоблюдении условия цикл завершается.
Схема алгоритма, соответствующая инструкции while
Логика алгоритма, соответствующая инструкции while

31.

Алгоритмическая конструкция «Цикл»
Цикл с постусловием.
◦ Заранее не определено число повторений тела цикла, оно зависит
от входных данных задачи.
◦ Тело цикла всегда будет выполнено хотя бы один раз,
после чего проверяется условие.
◦ Тело цикла будет выполняться до тех пор, пока значение условного
выражения ложно. Как только оно становится истинным,
выполнение команды прекращается.
Логика алгоритма, соответствующая инструкции repeat
Схема алгоритма, соответствующая инструкции repeat

32.

Стандартные циклические алгоритмы
Правило суммирования
Начальное значение суммы S=0
В теле некоторой циклической
конструкции выполнить
команду: S = S + <слагаемое>

33. Правило умножения

Начальное значение произведения
P=1
В теле некоторой циклической

P = P * <множитель>

34. Правило счетчика

Начальное значение счетчика K=0
В теле некоторой циклической
конструкции выполнить команду:
K=K+1

35. Расположение циклов

последовательные
вложенные
запрещенные

36. Рекурсивный алгоритм

Рекурсивным называется алгоритм,
организованный таким образом, что в
процессе выполнения команд на какомлибо шаге он прямо или косвенно
обращается сам к себе.

Тип урока: исследовательская работа

Формы работы: изучение литературы и информации в интернете, анкетирование, беседа, наблюдение.

Цели урока: закрепление знаний об алгоритмах и выделение групп алгоритмов, встречающихся в нашей жизни.

Задачи урока:

уточнить понятие «алгоритм»;
выделить алгоритмы из нашей жизни;
составить классификацию алгоритмов.

Ход урока:

Введение

Мы живем в большом потоке информации. Информация – постоянный спутник человека. Люди всегда стремились облегчить свой труд с помощью механизмов и машин. И такой машиной для работы с информацией стал компьютер.

Мы изучаем информатику со 2 класса. На уроках этого предмета мы узнали многое об информации, устройствах компьютера, алгоритмах. Заинтересовало то, что в нашей повседневной жизни нас окружают алгоритмы, любой человек выполняет свои действия по порядку, раздумывая, правильно ли он поступает.

Исходя из актуальности данной проблемы, мы выбрали для исследования тему «Алгоритмы в нашей жизни: новый взгляд на известные вещи» и определили цели и задачи работы.

Теоретическая часть

Работая над 1 частью, мы узнали: Что такое алгоритм?
Любой человек ежедневно встречается с множеством задач от самых простых и хорошо известных до очень сложных. Для многих задач существуют определенные правила (инструкции), объясняющие исполнителю, как решать данную задачу. Чем точнее и понятнее будут описаны правила решения задач, тем быстрее человек овладеет ими и будет эффективнее их применять.
Каждый из нас ежедневно использует различные алгоритмы. Обычно мы это делаем не задумываясь. Например, открывая дверь ключом, никто не размышляет над тем, в какой последовательности выполнять действия. Однако чтобы кого-нибудь (скажем, младшего брата) научить открывать дверь, придется четко указать и сами действия, и порядок их выполнения.
Например, так:
Достать ключ.

Вынуть ключ.

А если представить, что вас пригласили в гости. Наверняка вы попросите подробно и точно объяснить, как добраться.

Вот как может выглядеть объяснение:

Выйти из дома.
Повернуть направо.
Пройти 2 квартала до автобусной остановки.
Сесть в автобус № 25, идущий к центру города.
Проехать 3 остановки.
Выйти из автобуса.

На первый взгляд, между этими алгоритмами нет ничего общего. Однако если приглядеться внимательно, можно заметить существенное сходство между ними. Прежде всего, это строгий порядок выполнения действий. Давайте переставим в первом алгоритме второе и третье действия:

Достать ключ.
Повернуть ключ 2 раза против часовой стрелки.
Вставить ключ в замочную скважину.
Вынуть ключ.

Конечно, можно выполнить и этот алгоритм. Но дверь вряд ли откроется.

Мы можем теперь сказать, что алгоритмы - это строго определенная последовательность действий.

Алгоритм – это план достижения цели, состоящий из шагов. В нём обозначено начало и конец. Шаги алгоритма выполняются один за другим от начала к его концу.

Практическая часть

Вторую часть нашего исследования мы посвятили наблюдениям за действиями, которые выполняют люди в повседневной жизни.
Мы провели опрос между учителями, знакомыми и обычными прохожими. На вопрос «Знаете ли вы что такое алгоритм?»: 83% ответили «да», 17% «нет».
На вопрос «Замечали ли вы в своей жизни действия по алгоритму?»: 83% - «да», 9% - «нет», 8% - «не задумывались».
В своей практической деятельности мы постоянно встречаемся с задачами, для решения которых требуется многократно повторять одни и те же действия.
На уроках информатики мы рассматривали много алгоритмов из жизни, учебных предметов. Нас заинтересовало то, а можно ли алгоритмы каким-то образом разделить на группы. Мы выделили следующие группы.

Любой кулинарный рецепт – это алгоритм. Имя алгоритма – это название производимого продукта. Алгоритм «Мармелад из черной смородины»

Алгоритмы в кулинарных рецептах
- Начало
- Ягоды чёрной смородины
- Размять
- Разварить в кастрюле.
- Горячую массу протереть
- Через сито
- Уварить до готовности
- Конец
- У каждой хозяйки много кулинарных рецептов.
Алгоритмы из окружающего мира
- Режим дня
- Помощь родителям по хозяйству (как убирать квартиру, сходить в магазин и т.д.)
- Прополка грядки, огорода, посадка растений
Алгоритмы из школьной жизни
- Расписание уроков
- График подачи звонков
- Расписание кружков
Учебные алгоритмы
- Как писать изложение, диктант
- Как решать задачи по математике
- Как выучить стихотворение и т.д.
Алгоритмы в пословицах
Алгоритмы в песнях
Алгоритмы в сказках

Заключение

Выполняя работу по теме «Алгоритмы в нашей жизни: новый взгляд на известные вещи» учащиеся закрепили знания об алгоритмах и выделили некоторые группы алгоритмов, встречающиеся в нашей жизни. Это не все алгоритмы, которые учащиеся смогли увидеть и разделить на группы. В будущем необходимо продолжить исследование, обогатив свои знания на уроках информатики и используя информацию из повседневной жизни.

Литература, эор:

Информатика: Учебник для 6 класса. Босова Л.Л. 3-е изд., испр, и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005, - 208 с.
Информатика и ИКТ. Рабочая тетрадь для 6 класса. Босова Л.Л. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 119 с.
Кузнецов А.А. и др. Основы информатики. - М.: Дрофа, 1998
Кушниренко А.Г. и др. Информатика. - М.: Дрофа, 1998
Лебедев Г.В., Кушниренко А.Г. 12 лекций по преподаванию курса информатики. - М.: Дрофа, 1998
Шауцукова Л.З. Информатика 10 - 11. М.: Просвещение, 2000

Дополнительно:

Демонстрационный материал к уроку презентация на тему: «Алгоритмы в нашей жизни»

Слайд 1

Слайд 14

Слайд 20

Здесь представлены лишь скриншоты презентации. Полный вариант содержит 21 слайд.

Белослудцева Ирина

Актуальность

Исходя из актуальности данной проблемы, я выбрала для исследования тему «Алгоритмы в нашей жизни: новый взгляд на известные вещи» и определили цели и задачи работы.

Проблема: недавно я заметила на упаковке чая алгоритм и задумалась, а что- же это вообще такое и для чего они нужны?

Объект исследования – алгоритмы

Предмет исследования – алгоритмы на упаковках и других вещах.

Цель работы: узнать, что такое алгоритм и для чего и где они используются.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач :

1. Узнать, что понимают под алгоритмом.

2. Какие бывают алгоритмы.

3. Для чего нужны алгоритмы.

4. Где встречаются алгоритмы в реальной жизни?

Гипотеза: предположим, что алгоритмы нужны для удобства и комфортабельности в жизни.

Скачать:

Предварительный просмотр:

МБОУ «Кезская СОШ №1»

IV школьная научно-практическая конференция учащихся

«Искать, исследовать, открывать…»

Исследовательская работа по информатике:

«Алгоритмы в нашей жизни»

Исследовательскую работу выполнила

ученица 5а класса

Белослудцева Ирина

Руководитель:

учитель математики и информатики

Ветошкина Наталья Владимировна

Кез, 2014 г.

Введение стр. 3

1. Историческая справка стр. 4

2.Виды алгоритмов стр. 5

3. Способы записи алгоритмов стр. 5

4. Линейный алгоритм стр. 6

5. Разветвляющийся алгоритм стр. 7

6. Циклический алгоритм стр. 8

8. Алгоритмы в повседневной жизни стр. 9

9. Заключение стр. 14

Введение

Актуальность

Проблема: недавно я заметила на упаковке чая алгоритм и задумалась, а что- же это вообще такое и для чего они нужны?

Объект исследования – алгоритмы

Предмет исследования – алгоритмы на упаковках и других вещах.

Цель работы: узнать, что такое алгоритм и для чего и где они используются.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач :

1. Узнать, что понимают под алгоритмом.

2. Какие бывают алгоритмы.

3. Для чего нужны алгоритмы.

4. Где встречаются алгоритмы в реальной жизни?

Гипотеза: предположим, что алгоритмы нужны для удобства и комфортабельности в жизни.

Историческая справка

Алгори́тм - набор инструкций , описывающих порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное число действий.

Частичная формализация понятия алгоритма началась с попыток решения проблемы разрешения (нем. Entscheidungsproblem ), которую сформулировал Давид Гильберт в 1928 году . Следующие этапы формализации были необходимы для определения эффективных вычислений или «эффективного метода» ; среди таких формализаций - рекурсивные функции Геделя - Эрбрана - Клини , и гг., λ-исчисление Алонзо Чёрча г., « Формулировка 1 » Эмиля Поста 1936 года и машина Тьюринга . В методологии алгоритм является базисным понятием и получает качественно новое понятие как оптимальности по мере приближения к прогнозируемому абсолюту. В современном мире алгоритм в формализованном выражении составляет основу образования на примерах, по подобию.

Современное формальное определение алгоритма было дано в 30-50-е годы XX века в работах Тьюринга , Поста , Чёрча (тезис Чёрча - Тьюринга ), Н. Винера , А. А. Маркова .

Само слово «алгоритм» происходит от имени хорезмского учёного Абу Абдуллах Мухаммеда ибн Муса аль-Хорезми (алгоритм - аль-Хорезми). Около 825 года он написал сочинение, в котором впервые дал описание придуманной в Индии позиционной десятичной системы счисления. К сожалению, персидский оригинал книги не сохранился. Аль-Хорезми сформулировал правила вычислений в новой системе и, вероятно, впервые использовал цифру 0 для обозначения пропущенной позиции в записи числа (её индийское название арабы перевели как as-sifr или просто sifr , отсюда такие слова, как «цифра» и «шифр»). Приблизительно в это же время индийские цифры начали применять и другие арабские учёные. В первой половине XII века книга аль-Хорезми в латинском переводе проникла в Европу. Переводчик, имя которого до нас не дошло, дал ей название Algoritmi de numero Indorum («Алгоритмы о счёте индийском»). По-арабски же книга именовалась Китаб аль-джебр валь-мукабала («Книга о сложении и вычитании»). Из оригинального названия книги происходит слово Алгебра (алгебра - аль-джебр - восполнение).

Таким образом, мы видим, что латинизированное имя среднеазиатского учёного было вынесено в заглавие книги, и сегодня считается, что слово «алгоритм» попало в европейские языки именно благодаря этому сочинению. Однако вопрос о его смысле длительн ое время вызывал сомнения.

Виды алгоритмов:

Алгоритмы бывают:

Линейными;
Разветвляющимися;
Циклическими.

Способы записи алгоритмов

Существует 2 вида записи алгоритмов: словесный и графический.

Графический способ записи алгоритма

Блок начала и конца.

Блок ввода данных и результата.

Блок проверки условия.

Блок команды.

Совокупность математических фигур образует блок - схему алгоритма.

Линейный алгоритм или следование – это тип алгоритма, в котором последовательность действий не меняется в его процессе выполнения.

Примеры линейных алгоритмов:

Оператору по телефону, либо через интернет поступает заказ.
Получив заказ, оператор оформляет его и передает в цех по выпечке.
Пицца готовится и упаковывается.
Когда выпечка окончена, мастер цеха сообщает оператору о готовности заказа.
Оператор ставит заказ в очередь на доставку.
Свободный развозчик пиццы получает заказ и доставляет его по указанному в заказе адресу.
Заказчик получает свой заказ, расписывается о получении и оплачивает.

Напишем алгоритм в форме блок-схемы для решения линейного уравнения: 5х – 2 = 0.

Корень линейного уравнения вычисляется х = -2/5.

Алгоритм посадки дерева:

1) выкопать в земле ямку;
2) опустить в ямку саженец;
3) засыпать ямку с саженцем землей;
4) полить саженец водой.

Алгоритм отправки письма

Начало

Возми письмо, конверт и марку.

Наклей марку.

Напиши адрес на конверте.

Сложи письмо.

Положи письмо в конверт .

Заклей конверт.

Выйди из дома. Брось конверт в почтовый ящик.

Конец

Алгоритм «Сделай бутерброд»

Начало.

Достань хлеб,масло,сыр,нож.

Возьми нож.

Отрежь кусок хлеба.

Отрежь ломтик сыра.

Намажь кусок хлеба маслом.

Положи на масло ломтик сыра.

Убери на место хлеб,масло,сыр,нож.

Конец.

Алгоритм «Собери гербарий»

Начало.

Приди в лес или в парк.

Собери листья.

Принеси листья домой.

Возьми один лист.

Осмотри лист.

Засуши лист.

Конец.

Алгоритм решение старинной задачи "О волке, козе и капусте"выглядит так:

перевези козу;
переправься;
перевези волка;
перевези козу обратно;
перевези капусту;
переправься;
перевези козу.

Алгоритм выполнения открывания двери.

1. Достать ключ из кармана.

2. Вставить ключ в замочную скважину.

3. Повернуть ключ два раза против часовой стрелки.

4. Вынуть ключ.

2). Разветвленный алгоритм - это алгоритм, включающий выбор тех

или иных действий в зависимости от какого-либо условия. В словесном описании разветвленного алгоритма используются слова "если", "то", "иначе".

Пример разветвляющегося алгоритма:

Надпись на камне у перекрестка: "Направо пойдешь - коня потеряешь, налево пойдешь - сам погибнешь, а прямо поедешь - и коня потеряешь и сам погибнешь! "

3) Циклические - Алгоритмы, в которых действия повторяются бесконечное число раз.

Примеры циклических алгоритмов:

Алгоритм пришивания пуговицы:

Достать швейные принадлежности.
Выбрать катушку с нитью, цвет которой подходит к пуговице.
Отрезать от катушки нить нужной длины.
Вдеть нить в иголку.
Завязать на конце нити узелок.
Продеть иглу через ткань (с изнаночной стороны) и через отверстие пуговицы.
Продеть иглу через другое отверстие пуговицы ткань.
Повторить пункты б и 7 пять раз.
Отрезать ножницами остатки нити.

Сказки о рыбаке и рыбке, колобок – примеры циклических алгоритмов.

Алгоритмы в повседневной жизни

Мы постоянно сталкиваемся с понятием алгоритмов в различных сферах деятельности человека.

В кулинарных книгах собраны рецепты приготовления разных рецептов

Любой прибор, купленный в магазине, снабжается инструкцией по его использованию.

Собираясь сшить платье, вы сначала постараетесь найти в модном журнале описание и выкройку у ней.

Каждый шофёр должен знать правила дородного движения.

Хорошие урожаи будут получаться из года в год, если при обработке земли будут соблюдаться определённые правила.

Алгоритмы в русском народном творчестве

Сказка «Гуси-лебеди»

Алгоритм с ветвлением

длдзщэ

«Колобок» циклический алгоритм

Заключение

Вывод: выполнив, исследовательскую работу я узнала, что многие люди понимают под словом алгоритм выполнение, каких – то действий.

Так же я узнала, что алгоритмы бывают с ветвлениями, циклические и линейные.

Ещё я узнала, что алгоритмы нужны для удобства и улучшения нашей жизни.

В жизни алгоритмы встречаются на каждом шагу, например: вы можете увидеть алгоритмы на упаковках быстро приготовляемой еды, в рекламе косметических фирм, или даже в действиях людей, например: маршрут, по которому дети ходят из дома в школу или в режиме дня – это тоже алгоритм

Литература: интернет ресурсы.