Алгоритмнің құрылым негіздері мен қолдану тәсілдері

                                                                                                                                                                    ШЖН-ОБ-001/09-2005

 

                                                                                                                                             

 

                                МАЗМҰНЫ

                                                                                                  

КІРІСПЕ.........................................................................................................3 І.АЛГОРИТМНІҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ  НЕГІЗДЕРІ МЕН ҚОЛДАНУ   ТӘСІЛДЕРІ.

1.1 Алгоритмнің  жазылу түрлері мен құрылымдық  негіздері..............................4

1.2 Алгоритмде қолданылатын тәсілдер......................................................7 1.3 Алгоритмді  практикада колдану тәсілі..............................................................13          II. ТИІМДІ  АЛГОРИТМДЕРДІ    ҚҰРУ, ӨҢДЕУ ТӘСІЛДЕРІНІҢ    ЕРЕКШЕЛІКЕРІ.

2.1Тиімді   алгоритмдердің жазылу тәсілінің ерекшіліктері мен  ұғымдары.......16

2.2Тиімді  алгоритмдерді    құру   тәсілінің    ерекшеліктері............................18

2.3Тиімді   алгоритмдерді  өңдеу   тәсілінің  ерекшеліктері.............................23

ҚОРЫТЫНДЫ..................................................................................................27

ӘДЕБИЕТТЕР   ТІЗІМІ..................................................................................29

 

 

                                             

                                                     Кіріспе

    «Информатика  мен  есептеуіш  техника   негіздері» курсының  бірінші бөліміндегі ең  маңызды  ұғым – тиімді алгоритм ұғымы, ал негізгі  талап- есеп шешімін алгорм түрінде өрнектеп, алгоритмдік тілде жаза білуі.  Осыған байланысты алгортмнің мәнін нақты, терең түсінуі, оның  қасиеттерін,  алгоритмдік тілдің негізгі құрылымының жазылу ережесін білуі,  шамалардың  типтерін жеке ажыратуы, сондай-ақ мәндер таблицасын пайдаланып,  алгоритмнің атқарылуын бақылай білуі тиіс.

    Тиімді   алгоритмдерді  құру  және  оның  құрылымына  талдау  жасау   кезінде  алгоритм  схемаларын  қатты  көңіл   бөлінді, ал  алгоритмнің  атқарылу  процесінде  мәндер  таблицасын  пайдалануға  баса  назар  аударылады.Сөзі мағынасы  жағынан  нұсқау, жарлық, рецепт, ереже, тәртіп, заң, жоба  сөздеріне  синоним  болып  келеді.

     Тиімді  алгоритмді  белгілі   бір  дәрежеде жасампаздық,  ойлап – тапқыштық   процесс болып табылады. Сонымен бірге өнертапқыштық стандартты емес   және  дәстүрлі  емес  ыңғаймен  есептерді шешуді талап етеді.Көптеген  жағдайларда  қанағаттанатын  нәтижені  тез  ала  алмаймыз, сондықтан, тиімді   алгоритмді   құруда  жасау  және  қатені  түзету  әдісіне  келтіріледі  және  нәтиженің  соңғы  вариантын   алу  үшін  талдау   және  нақтылау  бағытында  бірнеше  қадамдар   жасау   талап  етіледі.

      Мақсаты   тиімді   алгоритмдерді  айтылған   ережелерге   келтіріп, ретімен, орналасу  тәртібімен, берілген  есептін  мәніне  қарай   шарт   қойып, есептін  дұрыс   жолын, шешімін, нәтижесін табу.

 

            І.Алгоритмнің  құрылымдық  негіздері  мен  қолдану  тәсілдері. 

            1.1 Алгоритмнің жазылу түрлері мен құрылымдық  негіздері.

   Алгоритмдік  тіл-  алгоритмді  жазуға  және  оны пайдаланып  программа құруға  арналған  тіл. Кез келген  тіл  сияқты  ол  сиимволдар   жиынтығынан (алфавит), алгоритмдерді жазу ережелерінен  (синтаксис)  және жазуларды түсіндіру  мәтіндерінен (сематика) тұрады.

    а)               алгоритм  басы  мен соңы

    б)                        берілгендерді  ендіру және нәтижені  шығар

    в)                                        шарттың сақталуына  байланысты      алгоритмнің          

                                                          орындалу  бағытын  таңдау  

                                                                                                                                                                                                                     

  г)                                     информацияны өңдеу

     д)                                   байланыс  бағыттары

         Информацияны    өңдеу  алгоритмін  түрлі  жолдармен  құруға  болады,   мысалы :

         табиғи   тілде

        блок-схема  түрінде

        алгоритмдік  тілде.

        табиғи  тілде жазылған  алгоритм  алгоритмдік символдарды қолданып,  орындалу  реттері  көрсетіліп  жазылған  жеке-жеке  нұсқаулар  жиынтығынан  тұрады.

        Алгоритмнің  схемалық  түрі      информацияны  өңдеу  симиолдарын пайдаланып,  графикалық  түрде  жазу.

        1-мысал. n! Мәнін  есептеудің  табиғи тілде  жазылатын алгоритмі мен блок-схема құру  керек. (n!=1*2*3*…*n).

         Табиғи  тілде  алгоритмі мынадай  болады.

Алгоритм  факториал

       Басы

n  мәнін енгізу;

k-ға  1-ді  меншіктеу; r –ға 1ді  меншіктеу.

  Цикл  басы

r-ға  r*k  мәнін меншіктеу;

k  мәнін  1-ге өсіру.

   Егер  k<=n болса,  қайталау

Цикл  соңы

n!  мәнін  (r)  басып  шығару    соңы

        Алгоритмдік   символдарды пайдаланып, бұл  алгоритмді  ықшамды   түрде  алгоритмдік  тілде   жазуға  болады. Мысалы:

Алг факториал

1. енгізу  n 

2. k:=1; r:=1

3. r:=r*k

4. k:=k+1

5. егер k<=n өту 3

6. шығару  r

7. соңы

 Осы   алгоритмнің  блок-схема түрінде құрылуы.

   ия                                жоқ

  

         Сонымен  алгоритмдік  тіл  табиғи  тілде  жазылған  алгоритм сияқты  өзіміз  пайдаланып  жүрген  тілге жуық, бірақ  ол  құрылымы  нақтыланған,  бірыңғай және дәл жазылатын  арнайы  символдар  мен  түрлі  ережелер  жүйесінен  тұрады. Оны   құрылымдық  алгоритм  деп те  атайды. Мұнда пайдалануға  рұқсат етілген  символдар  тілдің  алфавитін,  алгоритмді  және  берілгендерді жазу  ережелері  оның  синткасисін  құрайды. Мысалы латын, орыс, қазақ,  алфавиттерінің  әріптері, ондық  санау  жүйелерінің  цифрлары,  арифметикалық  амал  таңбалары:

    А, В. С, ...,  А, Б, С,.. а,  б, с,...; 0,1,2,3,...;

    * ,  + , - , / ;

    **- дәрежелеу   белгісі;

    sqrt(x)- х-тің   квадрат  түбірі;

   abc(x)-x-тің  абсолют   шамасы;

   >,  >=, =, <, <=, <>, - қатынас таңбалары;

   :=  меншіктеу   белгісі

   . -нүкте;

                          1.2 Алгоритмде қолданылатын тәсілдер.

         Мектептік информатика курсы негізінен екі бөлімнен тұрады: ақпараттық технологиялар және алгоритмдеу негіздері.

      Бүгінгі күн талабына сәйкес кез келген сала мамандары ақпараттық технологияларды толыққанды пайдаланушылар бола білуі тиіс. Ал ақпараттық технологияларды жаңа деңгейге көтеруге және оларды дамытуда алгоритмдеудің рөлі ерекше. Сондықтан алгоритмдеу негіздерін орта мектепте дұрыстап және жаңартуға, жаңа заман, қоғам талабына сай мамандар дайындауға мүмкіндік береді деген сөз.

          Кез келген салада, ғылымда және техникада ақпараттық технологияларды мақсатты және тиімді пайдалану деңгейі, инновациялық жүйелердің дұрыс қалыптасуы, өмірде кездесетін практикалық есептерді ғылыми тұрғыда сауатты қоюға және оны шешудің технологиясын (тәсілдерін) меңгеруге тікелей байланысты болады.

          Міне, осы тұрғыда біз ұсынып отырған ой-пікірлер, ұсыныстар және технологиялар келешек қоғам мамандарын дайындауға көмегі тиеді.

          Кез келген келешек маман біз көрсетіп отырған осы техкологияны меңгеруі және пайдалана білуі керек, өйткені ол ақпараттандырылған қоғамда өмір сүріп және қызмет ететін, тіпті ең болмағанда осы қоғамды құруға белсене қатысуы тиіс болады.

         Сонымен, енді тікелей есепті (жұмысты, тапсырманы) қою және оны компьютер көмегімен шығара (өңдей, орындай) білуге тоқталайық.

        Біздің қарастыратын жағдайымыз бәріміз үйренуге және білуге тиісті стандартты жағдай.

         Компьютер көмегімен кез келген есепті шешу мына төмендегі бір-бірінен тәуелсіз бірақ та бір-бірімен логакалы байланысқан кезеңдерден тұрады:

        1. Есептің   қойылуы:

а) Есептің мазмұнын түсіну;

б) Есепке талдау жүргізу, оның мақсаты:

         2.Бастапқы берілгендерді анықтау;

-аралық шамаларды  анықтау;

-есептің шешімінің   нелер болатындығын анықтау;

       3. Қандай шарттардың орындалуында есептің нақты шешімдері                                         болатындығын анықтау.

Осы тұжырымдаулардан бұл кезеңнің компьютер көмегімен есеп шешудегі ең басты және жауапты кезең екендігін байқауымызға болады. Өйткені есептің тиімді жолмен шешілуі есептің дұрыс және ғылыми-теориялық тұрғыда сауатты қойылуына байланысты болып келеді.

         4.  Есеп моделін (математикалық моделін) құру. Мектеп    курсында    негізінен    есептің математикалық моделін құру қарастырылады. Есептің моделі (жалпы модельдеу теориясының өзі де үлкен мәселе екендігін оқырмандар түсінеді деп ойлаймыз) мына мәселелерді оң шешуге мүмкіңдік береді:

   а) Берілгендерді толығынан анықтауға;

   б) Берілгендердің структураларын анықтауға;

   в) Есепті шешудің сандық әдісін таңдауға.

     5. Есепті шешудің тиімді тәсілін   талдау.

       Бір сол бір есепті  шешудің бірнеше әдістері болуы мүмкін. Есептің қойылуы ерекшелігіне сәйкес белгілі сандық әдістердің (тәсілдердің) ішінен ең тиімдісін таңдай білуіміз керек болады. Соңғы екі кезең компьютердің өз жұмысын тиімді түрде ұйымдастыруға және жүргізуге мүмкіңдік береді.

     6.Есепті шешудің алгоритмін құру (жазу). Есепті шешудің алгоритмін дұрыс жазу үшін оқушылар мына түсініктер және ұғымдарды білуі керек болады:

   а) алгоритм ұғымын;

   б) алгоритмнің негізгі қасиеттерін;

   в) алгоритмнің базалық структураларының алгоритмді жазу әдістерін.

       Жазылған алгоритм негізінде есепті шешудің программасы құрылады.

       Алгоритмді орындаушы компьютер болғандықтан, құрылған алгоритмді компьютер түсінетін тілде жазу керек болады. Компьютерге арналған тілдерді программалау тідцері деп атайды. Есепті шешудің программасын дұрыстап құра алу үшін программалау тілдерін білу керек.

        Осы бес кезеңді есепті компьютер көмегімен шешудің дайындық кезеңдері деп атайды. Бұл кезендер оқушының шығармашылық тұрғыда жұмыс істеуін қажет ететін кезеңдер болып саналады.

Құрылған программаны компьютерге енгізу, тексеру және қателерін жөндеу,программаны тестілеуден өткізу.

       Программаны тестілеуден өткізу жауапты кезеңнің біріне саналады. Тестілеуді бірнеше режимдерде өткізу қажет болады.

Программаны тестілеуден өткізу мына мақсаттарда жүргізіледі:

а) программаны бүтіндей тексеру;

б) программаның функционалдық мүмкіндігін анықтау.

       Программаны тексеру және оны әртүрлі режимдерде тестілеуден өткізу оқушылардьщ ойлау қабілетін, ой-өрісін дамытады, білімін тереңдетеді, пән аралық байланыстарды іске асырады, пәнге деген қызығушылығын арттырады.

     7.Құрылған программа бойынша есепті тікелей компьютер көмегімен шешу.

       Міне, осы кезеңде ғана компьютер адам араласуынсыз жұмыс істейді. Бұдан біз компьютер қандай қуатты құрал болғанымен де оның дамуы және тиімділігі адамға байланысты екендігіне көз жеткізе аламыз.

        8.Алынған нәтижеге талдау жүргізу. Егер   программада   синтаксистік  және семантикалық қателер орын алмаса, компьютер кейбір нәтижені бере береді. Алынған нәтиже күткен нәтиже бола ма, жоқ әлді басқаша ма, міне осы жағдайға міңдетті түрде баса назар аударуымыз керек болады.

         Осы келтірілген кезеңдер міндетті кезендер болып саналады. Сондықтан мұғалім бұл кезеңдерді өзі де білуі және түсінуі тиіс болады. Компьютер көмегімен есеп шығару технологиясын оқушыларға дұрыстап түсіндіруге және үйретуге ол міндетті.

       Қарастырып отырған нақты есепте талдауды және зерттеуді тереңдету қажет болатын болса, жоғарыдағы келтірілген кезеңдер санын көбейтуге болады.

     Мектеп информатикасы курсындағы оқып-үйренудегі күрделі тақырыптардың бірі - ол циклдық (қайталанатын) құрылымды алгоритмдер және соған сәйкес программалар құру болып табылады.

        Циклдық есептеу процесі алгоритмі - бұл берілгендердің әртүрлі мәндері үшін бірнеше рет қайталанатын бөлігі бар есептеу.