Для чего используются учебные исполнители пять примеров

Исполнители алгоритмов

Алгоритмы и исполнители

Понятие алгоритма непосредственно связано с представлением об исполнителе алгоритма (см. статью “Алгоритмы”).

Взаимосвязь понятий отражена на рисунке:

Схема функционирования исполнителя алгоритмов

Множество команд, которые может выполнять исполнитель, составляют систему команд исполнителя (СКИ). Алгоритм строится из команд СКИ. Объекты, над которыми исполнитель может совершать действия, составляют так называемую среду исполнителя. Данные и результаты, изображенные на рисунке, — это объекты, относящиеся к среде исполнителя.

Основные свойства алгоритма (дискретность, понятность, определенность, конечность) обеспечивают возможность формальной работы исполнителя. Отсюда следует, что исполнителем алгоритмов может быть автоматическое устройство. Класс задач, на решение которых ориентирован исполнитель, определяется его системой команд.

В методике обучения алгоритмизации принято выделять две категории исполнителей: исполнители, работающие “в обстановке”, и исполнители, работающие с величинами. Для первой категории средой исполнителя может быть лист (экран), на котором исполнитель формирует изображения (рисунки, чертежи и пр.); лабиринт, который исполнитель должен преодолеть; предметы, которые исполнитель должен расставить в определенном порядке, и т.п.

Исполнители работы с величинами предназначены для обработки числовой или символьной информации. Исполнитель, в систему команд которого входят арифметические и логические операции, может решать вычислительные задачи. Входными данными и результатами для него являются числа. Универсальным исполнителем алгоритмов для работы с величинами является компьютер.

Учебные исполнители

Учебные исполнители алгоритмов — это программные средства, предназначенные для обучения алгоритмизации.

Исторически первым педагогическим программным средством, предназначенным для обучения детей алгоритмизации, был язык программирования LOGO, разработанный в конце 1960-х годов американским педагогом-психологом С.Пейпертом. В состав LOGO входит исполнитель Черепашка, назначение которого — изображение на экране чертежей, рисунков, состоящих из прямолинейных отрезков. Программы управления Черепашкой составляются из команд: вперед(а), назад(а), направо(в), налево(в), поднять хвост, опустить хвост. Имеется в виду, что Черепашка рисует хвостом, и если хвост опущен, то при перемещении проводится линия, а когда хвост поднят, то линия не рисуется. Кроме того, в языке имеются все основные структурные команды.
В целом LOGO предназначен для обучения структурной методике программирования. От LOGO происходит понятие черепашьей графики, используемой также и в некоторых профессиональных системах компьютерной графики.

Применение исполнителей, работающих “в обстановке”, получило широкое распространение в отечественных учебниках информатики как для начальной, так и для основной школы. Например, в пропедевтическом курсе “Роботландия” (авторы:
Ю.А. Первин, А.А. Дуванов) применяются исполнители “Машинист”, “Переливашка”, “Таракан” и др.
В курсе информатики для основной школы А.Г. Кушниренко и др. используются исполнители “Робот”, “Чертежник”. В учебнике информатики А.Г. Гейна и др. присутствует исполнитель “Паркетчик”.
В базовом курсе информатики И.Г. Семакина и др. используется учебный исполнитель “ГРИС” (ГРафический ИСполнитель). Есть и другие примеры.

Совокупность среды и СКИ исполнителя можно назвать архитектурой исполнителя. Основным дидактическим достоинством учебных исполнителей алгоритмов является наглядность архитектуры исполнителя. Успешность обучения алгоритмизации на учебных исполнителях алгоритмов объясняется тем, что ученикам понятен смысл решаемых задач и ясна архитектура исполнителя. Как известно, дидактический принцип наглядности является одним из важнейших в процессе любого обучения.

Компьютер как исполнитель алгоритмов

Понятие исполнителя используется и при обучении программированию для ЭВМ.

Составление любой программы для компьютера начинается с построения алгоритма. Всякий алгоритм (программа) составляется для конкретного исполнителя, в рамках его системы команд. О каком же исполнителе идет речь в теме “Программирование для ЭВМ”? Ответ очевиден: исполнителем является компьютер. Точнее говоря, исполнителем является комплекс “компьютер + система программирования (СП)”. Программист составляет программу на том языке, на который ориентирована СП. Иногда в литературе по программированию такой комплекс называют “виртуальной ЭВМ”. Например, компьютер с работающей системой программирования на Бейсике называют “Бейсик-машина”; компьютер с работающей системой программирования на Паскале называют “Паскаль-машина” и т.п. Схематически это отражено на рисунке.

Систему команд такого исполнителя называют входным языком. Входным языком исполнителя, представленного на рисунке, является язык программирования Паскаль.

Взаимодействие программиста с компьютером

Методические рекомендации

Обучение методам построения алгоритмов — один из наиболее отработанных разделов школьной информатики. Традиционно применяемым дидактическим средством в этом разделе являются учебные исполнители алгоритмов. Некоторые из таких исполнителей перечислены выше. Для целей обучения подходит любой исполнитель, который удовлетворяет следующим условиям:

· это должен быть исполнитель, работающий “в обстановке”;

· этот исполнитель должен имитировать процесс управления некоторым реальным объектом (черепахой, роботом и др.);

· в системе команд исполнителя должны быть все структурные команды управления (ветвления, циклы);

· исполнитель позволяет использовать вспомогательные алгоритмы (процедуры).

Последние два пункта означают, что на данном исполнителе можно обучать структурной методике алгоритмизации. Всякое педагогическое средство должно соответствовать поставленной учебной цели. Главной целью раздела алгоритмизации является овладение учащимися структурной методикой построения алгоритмов.

Как уже говорилось выше, успешность использования учебных исполнителей для обучения алгоритмизации связана с понятностью для учеников их архитектуры (среды и СКИ). Получив условие задачи, ученик “проектирует” решение этой задачи на архитектуру исполнителя и в результате получает алгоритм решения задачи данным исполнителем.

Аналогичный подход должен лежать в основе методики обучения программированию решения вычислительных задач. Исполнителем вычислительных алгоритмов (алгоритмов работы с величинами) является компьютер. Предлагается следующий подход к описанию архитектуры такого исполнителя.

В состав исполнителя входят: память, процессор, устройство ввода, устройство вывода. Память используется для хранения данных и программы, процессор реализует вычисления и управляет работой всех устройств компьютера; устройства ввода (например, клавиатура) и вывода (например, монитор) обеспечивают взаимодействие между компьютером и человеком. Под всякую величину, используемую в алгоритме, выделяется ячейка памяти.

Основные (неструктурные) команды
СКИ исполнителя

Вот как нужно пояснять процесс выполнения алгоритма сложения двух чисел:

Описанный механизм выполнения алгоритма схематически представлен на рисунке.

Исполнение компьютером вычислительного алгоритма

Источник

Для чего используются учебные исполнители пять примеров

§ Умение написать несложную программу с использованием любых языковых средств.

Изучаемая теория:

§ Принципы работы в среде КуМир.

§ Система команд исполнителя Робот.

Ожидаемый результат:

§ Умение анализировать задачу и выделять из неё элементарные компоненты.

§ Умение решать простые задачи при помощи формального исполнителя Робот.

§ Умение создавать собственные задачи при помощи формального исполнителя Робот.

Основное преимущество среды – наглядность. Во время ввода или изменения программы сразу же происходит обработка, и выдаются на полях предупреждения об ошибках или несоответствиях, отслеживаются все синтаксические ошибки. Это позволяет новичку составлять и отлаживать свои программы.

Представим себе, что у нас есть некоторое устройство, которое может функционировать в определенной обстановке и умеет выполнять фиксированный набор команд. Это может быть как реальный механизм, так и модель такого механизма, изображаемая на экране компьютера. Набор команд такого исполнителя включает в себя команды управления и команды обратной связи (они позволяют определить текущее состояние обстановки, в которой действует устройство). Способ, которым команды передаются устройству, для нас не важен: это может быть нажатие кнопок или посыл команд с помощью радиопередатчика. В среде КуМир несколько исполнителей. Мы познакомимся с Роботом и Чертежником.

Робот работает на клетчатом поле (между клетками могут быть расположены стены) и умещается целиком в одной клетке. Некоторые клетки могут быть закрашены. Робот умеет выполнять всего 17 команд.

Источник

Исполнители алгоритмов. 6-й класс

Класс: 6

Цель урока: знакомство с понятиями “исполнитель”, “СКИ (система команд исполнителя)”, составление линейных алгоритмов (программ) для исполнителя Транспортер.

Образовательные задачи: формировать и закреплять навыки по составлению и выполнению алгоритмов, ввести понятия “исполнитель”, “СКИ (система команд исполнителя)”, учиться составлять линейные алгоритмы (программы) для исполнителей, в том числе компьютерного исполнителя Транспортер.

Развивающие задачи: развитие алгоритмического мышления, памяти, внимания, повышение интереса к изучению предмета

Воспитательные задачи: способствовать воспитанию в детях ответственности, воспитанию навыка быстрого мышления

I. Организационный момент

II. Повторение изученного материала

Алгоритмы составляют для того, чтобы можно было их выполнять. Давайте разгадаем ребус и узнаем, о чем пойдет речь сегодня на уроке. (Слайд 1)

(Ответ на ребус: Исполнитель)

Записываем тему урока в тетрадь и приступаем к повторению ранее изученного материала. (Слайд 2)

1. Фронтальный опрос

— Что называют алгоритмом?

— Какими свойствами должен обладать алгоритм?

— Какие виды алгоритмов вы знаете?

— Приведите примеры линейного, разветвленного, циклического алгоритма.

2. Проведем устный счет по представленной блок-схеме. Что получится в результате выполнения этого алгоритма? (Слайд 3)

3. Диктант. (Учащимся предлагается написать диктант на листочках под копирку. После выполнения заданий один экземпляр сдается учителю, а по второму проводится самопроверка) (Слайд 4)

На доске написаны правильные ответы и критерии оценок, которые учащиеся выставляют себе сами. (Слайд 4 и 5)

Правильные ответы: Критерии оценок:

III. Изучение нового материала

Итак, в начале урока мы сказали, что алгоритмы составляют для того, чтобы можно было их выполнять. А кто их должен выполнять? Исполнители алгоритма. Кто может исполнить такой алгоритм, как кулинарный рецепт? (Повар) Кто может быть исполнителем алгоритма, который содержит команды: “Стоять!”, “Взять!”, “Фу!”? (Дрессированная собака) А дворовая собака необученная поймет эти команды? Нет, она не умеет их исполнять. Каждый исполнитель выполняет только те команды, которые знает и умеет выполнять, в противном случае, если ему задана неизвестная или неверно записанная команда, то он не сможет ее выполнить. (Слайд 6)

Запишем в тетрадях:

Каждый исполнитель работает или обитает в определенных условиях, среде; и может выполнять определенный набор действий (система команд исполнителя – СКИ). Прежде чем составлять алгоритм решения задачи, нужно узнать, какие действия предполагаемый исполнитель может выполнять. Выполняя алгоритм, исполнитель может не вникать в смысл того, что он делает, и тем не менее получать нужный результат, т.е. исполнитель действует формально. Отказы исполнителя возникают, если для исполнителя задана неизвестная команда.

Человек разрабатывает алгоритмы, управляет работой других исполнителей по выполнению алгоритмов, сам исполняет алгоритмы. Компьютер сам исполняет алгоритмы и управляет работой связанных с ним технических устройств по выполнению алгоритмов.

Посмотрите на слайд с примерами исполнителей в нашей жизки. (Слайд 7)

Попробуйте определить соответствие в таблице. (Слайд 8)

IV. Закрепление изученного материала

№1. Задачу объясняет учитель, учащиеся сразу ничего не записывают. Обязательное условие – отложить ручки и не писать, внимательно прослушать объяснение учителя. После записи решения на доске учитель доску закрывает (переворачивает) и просит учащихся самим восстановить решение. После доску открывает, учащиеся проверяют, правильно ли они восстановили решение задачи. Это используется для тренировки памяти учащихся. (Слайд 9)

Задача. Фирма “Электронные приборы” выпустила автоматизированную ванну “Банный комплекс 21 века”, пульт управления которой имеет две кнопки Долить 5 л и Слить 3 л. Составьте алгоритм, позволяющий долить в ванну 4 л воды за как можно меньшее число команд.

№2. Задача. Исполнитель “Вычислитель” умеет выполнять только две команды: Умножать на 2 и Прибавлять 1. Придумайте для него наиболее короткий алгоритм получения из 0 числа 50. (Учащиеся решают задачу самостоятельно и предлагают различные решения задачи) (Слайд 11)

Пример решения: (Слайд 12)

Работа за компьютером. (Слайд 13) Составление программ для компьютерных исполнителей.

Мир информатики, 1 год изучения. Исполнитель Транспортер. Линейные алгоритмы.

(Можно выбрать любого компьютерного исполнителя, например, из Роботландии или Черепашку ЛогоМиров)

V. Подведение итогов урока. Выстывляются оценки за диктант, решение задач и выполнение практической работы за ПК.

VI. Домашнее задание. § 3.2 читать, вопросы устно. (Слайд 14)

Составить алгоритм для исполнителя Красная Шапочка (КШ). КШ гуляет в лесу. Она должна зайти к маме (М) забрать пирожки, отнести их к бабушке (Б). С волком (В) встречаться нельзя.

Источник

Информатика

Именная карта банка для детей
с крутым дизайном, +200 бонусов

Закажи свою собственную карту банка и получи бонусы

План урока:

Алгоритм – исполнитель

Детальные инструкции значительно упрощают решение сложных задач для исполнителя. А пошаговые рекомендации позволяют автоматизировать процесс. Каждый такой алгоритм создается для определенного исполнителя. Если им будет маленький ребенок, команды будут одними, если взрослый человек – другими, компьютер или робот – третьими.

Примеры задач из жизни и люди, которые их обычно решают:

Если вопрос касается профессиональной сферы, то работники опираются на должностные и рабочие инструкции, в них описан круг обязанностей и порядок их выполнения. Если же это социальные задачи, люди ориентируются на то, как это делалось в семье их родителей, как это делают другие люди или как описано в литературе.

Виды исполнителей, их особенности

Одной из основных классификаций является деление исполнителей по отношению к тому, как они выполняют. Одушевленных называют неформальными, потому что они понимают, что делают, могут анализировать и даже видоизменять команды при изменении условий. Неодушевленных – формальными исполнителями, так как они строго выполняют команды, механически, не понимая, что делают, не задумываясь над задачей или промежуточными итогами.

Хорошим примером формального исполнителя является любая программируемая система, иногда даже человек, который подходит к выполнению определенных задач бездумно, как робот, не только не волнуясь о результате, и не анализируя происходящее.

Алгоритм пишут, учитывая особенности того, для кого он предназначен. Для некоторых людей сухого набора команд мало, им нужны дополнительные инструменты (изображения, примеры). Инструкция будет разной, если написана она для конкретного Игоря Козакова или для учеников 6-класса. Точно также команды для бездомной собаки Жуля будут одни, а для дрессированных полицейских овчарок – другие.

Характеристики исполнителей

Перед написанием алгоритма следует определиться не только с конечной задачей, но и с особенностями исполнителей. Это позволит использовать правильные слова, а также учесть все факторы, которые могут повлиять на конечный результат.

СКИ – набор простейших команд, понятных данному исполнителю.

Перспективными исполнителями являются роботы, автоматы и компьютеры. Несмотря на формальность работы, их можно запрограммировать и «научить» очень и очень многому. Даже если это светофор, стиральная машинка, не говоря уже о роботах, космических кораблях, персональных или научных компьютерах.

Особенно удивительно выглядит компьютер, ведь он:

Пользователи ПК могут использовать готовые приложения, чтобы задать ту или иную команду своему смартфону, компьютеру или другой умной технике. Или же самостоятельно написать «внутренности», программный код, задавая приложению те характеристики и функции, которые нужны.

Учебная среда Исполнителя

Для того, что сделать мир программирования и алгоритмизации ярким и веселым, были разработаны различные приложения. Существует учебная среда Исполнитель Кумир для учащихся, в которую входят Чертежник, Робот, Редактор и другие.

Различные приложения отличаются интерфейсом и набором команд, но общий принцип у них одинаковый – пользователь учится писать инструкции для компьютерного исполнителя (робот, черепашка, чертежник и другие). Он дает ему команды, изучая программирование от единичных заданий, постепенно переходя от элементарных линейных алгоритмов до циклических с условиями. Обучение проходит в игровой форме, при помощи кнопок. Далее этап написания команд на русском языке. На финальном этапе ученик осваивает СКИ на языке программирования (на английском).

Если ученик/пользователь дает задание исполнителю, которое невозможно выполнить физически (непреодолимое препятствие), математически (деление на ноль) – запускается система отказов.

Сравнительная характеристика основных приложений:

Исполнитель «Черепашка»

При помощи простых команд и красочного интерфейса пользователь легко освоит построение алгоритмов. На первом этапе в игровой форме, используя готовые кнопки и цвета. На следующем уровне уже можно программировать, записывая команды на русском по всем правилам программирования.

Исполнитель «Робот»

На клеточном поле произвольно выставляется робот, который обозначается любым удобным символом (*, Р, ●, ♦, другими). Задания пишутся при помощи системы команд исполнителя Робот.

В этой учебной системе можно самому рисовать стены, выращивать клумбы, задавать маршрут прохождения. Можно закрашивать клетки, даже если они до этого были цветные. Делать это можно при помощи линейных алгоритмов, с разветвлением или с повторением цикличных команд.

Для программирования используются простейшие алгоритмы и элементы программирования (правила написания команд, условия, обязательные символы), которые применяются в большинстве компьютерных языков.

В случае ошибок система выдает отказ. Отказы могут быть в случае неправильного написания элемента программы, противоречивых команд или логических ошибок. Отказ в виде ответа Робота: «Не могу» (пройти через стену), «Не понимаю» (ошибочно написана команда) или результат не тот, что нужен (перепутаны горизонталь и вертикаль).

Составляем алгоритм для Робота

Как видно из этого примера, в некоторых случаях команды многократно повторяются. Тогда используют подзадачи и циклы.

Основная программа с именем подзадачи:

Алгоритм Рисунок

Начало

Алгоритм Узор (5 раз);

Конец.

Указав только имя подзадачи в теле программы, пользователь вызывает ее столько раз, сколько указано в скобках. Полный текст вспомогательного алгоритма описывается под основным.

Алгоритм Узор

Начало

конец.

Если не использовать подзадачи, которые повторяются много раз, то размер программы увеличится в десятки раз.

Чтобы выполнить движение, робот может выполнять команды проверки наличия стены на пути: Сверху/снизу/слева/справа свободно?

Используя условие «если», робот проверяет дорогу и только тогда идет:

(Снизу_свободно), то вниз (3)

Или условие «пока» есть куда идти (нет стены сверху), робот будет идти прямо вверх и сажать цветы.

Исполнитель «Чертежник»

Учебная система «Исполнитель Чертежник» используется для рисования графиков, чертежей в системе координат (x;y). Поле поделено на пиксели, в параметрах можно указать размер поля и количество точек по осям.

Перо – инструмент чертежника, его, как настоящее, можно поднимать и опускать на рисовальное поле, перемещать в нужное место, менять цвет и добавлять надпись. Если перо приподнято, то не остается следа, если опущено – за ним тянется линия.

Во время рисования видно труженика Чертежника, который выполняет команды. Но его иконку можно скрыть, тогда будет виден только карандаш.

Начинать работу следует с команды «использовать Чертежник». Писать можно одиночные команды, а можно целые серии. Правила написания программы соответствуют основам большинства компьютерных языков. Это облегчит в будущем изучение программированию, улучшит понимание процесса построения алгоритмов, начиная от линейных и заканчивая циклическими.

На следующем этапе можно перейти к написанию алгоритма на языке Pascal. Процесс построения аналогичен, только команды пишутся на языке программирования (на английском):

uses Drawman;

begin

PenUp;

ToPoint (1, 1);

PenDown;

ToPoint (1, 5);

ToPoint (3, 5);

ToPoint (2, 4);

ToPoint (3, 3);

ToPoint (1, 3);

end.

Освоив построение алгоритмов на родном языке, запомнив правила написания команд, пользователь с легкостью перейдет на задания, написанные на языке программирования.

Вспомогательные алгоритмы или процедуры

Во время работы с учебными исполнителями приходится часто выполнять однотипные команды или серии команд. Намного удобнее создать вспомогательные подзадачи или процедуры. Таким блокам команд присваивается имя и потом не нужно каждый раз повторять ту или иную последовательность операций, достаточно указать имя вспомогательной процедуры.

Процедуры, их характеристики:

Источник

Учитель информатики

Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.

§ 2.1. Алгоритмы и исполнители

Информатика. 8 класса. Босова Л.Л. Оглавление

Ключевые слова:

2.1.1. Понятие алгоритма

Каждый человек в повседневной жизни, в учёбе или на работе решает огромное количество задач самой разной сложности. Сложные задачи требуют длительных размышлений для нахождения решения; простые и привычные задачи человек решает не задумываясь, автоматически. В большинстве случаев решение каждой задачи можно разбить на простые этапы (шаги). Для многих таких задач (установка программного обеспечения, сборка шкафа, создание сайта, эксплуатация технического устройства, покупка авиабилета через Интернет и т. д.) уже разработаны и предлагаются пошаговые инструкции, при последовательном выполнении которых можно прийти к желаемому результату.

Пример 1. Задача «Найти среднее арифметическое двух чисел» решается в три шага:

Пример 2. Задача «Внести деньги на счёт телефона» подразделяется на следующие шаги:

Пример 3. Этапы решения задачи «Нарисовать весёлого ёжика» представлены графически:

Нахождение среднего арифметического, внесение денег на телефонный счёт и рисование ежа — на первый взгляд совершенно разные процессы. Но у них есть общая черта: каждый из этих процессов описывается последовательностями кратких указаний, точное следование которым позволяет получить требуемый результат. Последовательности указаний, приведённые в примерах 1-3, являются алгоритмами решения соответствующих задач. Исполнитель этих алгоритмов — человек.

Алгоритм может представлять собой описание некоторой последовательности вычислений (пример 1) или шагов нематематического характера (примеры 2-3). Но в любом случае перед его разработкой должны быть чётко определены начальные условия (исходные данные) и то, что предстоит получить (результат). Можно сказать, что алгоритм — это описание последовательности шагов в решении задачи, приводящих от исходных данных к требуемому результату.

В общем виде схему работы алгоритма можно представить следующим образом (рис. 2.1).

Алгоритмами являются изучаемые в школе правила сложения, вычитания, умножения и деления чисел, многие грамматические правила, правила геометрических построений и т. д.

Анимации «Работа с алгоритмом» (193576), «Наибольший общий делитель» (170363), «Наименьшее общее кратное» (170390) помогут вам вспомнить некоторые алгоритмы, изученные на уроках русского языка и математики (http://sc.edu.ru/).

Пример 4. Некоторый алгоритм приводит к тому, что из одной цепочки символов получается новая цепочка следующим образом:

Получившаяся таким образом цепочка является результатом работы алгоритма.

Так, если исходной была цепочка А#В, то результатом работы алгоритма будет цепочка #А1В2, а если исходной цепочкой была АБВ@, то результатом работы алгоритма будет цепочка БА@В2.

2.1.2. Исполнитель алгоритма

Каждый алгоритм предназначен для определённого исполнителя.

Исполнитель — это некоторый объект (человек, животное, техническое устройство), способный выполнять определённый набор команд.

Различают формальных и неформальных исполнителей. Формальный исполнитель одну и ту же команду всегда выполняет одинаково. Неформальный исполнитель может выполнять команду по-разному.

Рассмотрим более подробно множество формальных исполнителей. Формальные исполнители необычайно разнообразны, но для каждого из них можно указать следующие характеристики: круг решаемых задач (назначение), среду, систему команд и режим работы.

Круг решаемых задач. Каждый исполнитель создаётся для решения некоторого круга задач — построения цепочек символов, выполнения вычислений, построения рисунков на плоскости и т. д.

Среда исполнителя. Область, обстановку, условия, в которых действует исполнитель, принято называть средой данного исполнителя. Исходные данные и результаты любого алгоритма всегда принадлежат среде того исполнителя, для которого предназначен алгоритм.

Система команд исполнителя. Предписание исполнителю о выполнении отдельного законченного действия называется командой. Совокупность всех команд, которые могут быть выполнены некоторым исполнителем, образует систему команд данного исполнителя (СКИ). Алгоритм составляется с учётом возможностей конкретного исполнителя, иначе говоря, в системе команд исполнителя, который будет его выполнять.

Режимы работы исполнителя. Для большинства исполнителей предусмотрены режимы непосредственного управления и программного управления. В первом случае исполнитель ожидает команд от человека и каждую поступившую команду немедленно выполняет. Во втором случае исполнителю сначала задаётся полная последовательность команд (программа), а затем он выполняет все эти команды в автоматическом режиме. Ряд исполнителей работает только в одном из названных режимов.

Рассмотрим примеры исполнителей.

Пример 5. Исполнитель Черепашка перемещается на экране компьютера, оставляя след в виде линии. Система команд Черепашки состоит из двух команд:

Запись Повтори k [ … ] означает, что последовательность команд в скобках повторится k раз.

Подумайте, какая фигура появится на экране после выполнения Черепашкой следующего алгоритма.

Повтори 12 [Направо 45 Вперёд 20 Направо 45]

Пример 6. Система команд исполнителя Вычислитель состоит из двух команд, которым присвоены номера:

1 — вычти 1
2 — умножь на 3

Первая из них уменьшает число на 1, вторая увеличивает число в 3 раза. При записи алгоритмов для краткости указываются лишь номера команд. Например, алгоритм 21212 означает следующую последовательность команд:

С помощью этого алгоритма число 1 будет преобразовано в 15: ((1 • 3 — 1) • 3-1) • 3 = 15.

Пример 7. Исполнитель Робот действует на клетчатом поле, между соседними клетками которого могут стоять стены. Робот передвигается по клеткам поля и может выполнять следующие команды, которым присвоены номера:

1 — вверх
2 — вниз
3 — вправо
4 — влево

При выполнении каждой такой команды Робот перемещается в соседнюю клетку в указанном направлении. Если же в этом направлении между клетками стоит стена, то Робот разрушается.

Что произойдёт с Роботом, если он выполнит последовательность команд 32323 (здесь цифры обозначают номера команд), начав движение из клетки А? Какую последовательность команд следует выполнить Роботу, чтобы переместиться из клетки А в клетку В, не разрушившись от встречи со стенами?

При разработке алгоритма:

Можно сказать, что алгоритм — модель деятельности исполнителя алгоритмов.

2.1.3. Свойства алгоритма

Не любая инструкция, последовательность предписаний или план действий может считаться алгоритмом. Каждый алгоритм обязательно обладает следующими свойствами: дискретность, понятность, определённость, результативность и массовость.

Свойство дискретности означает, что путь решения задачи разделён на отдельные шаги (действия). Каждому действию соответствует предписание (команда). Только выполнив одну команду, исполнитель может приступить к выполнению следующей команды.

Свойство понятности означает, что алгоритм состоит только из команд, входящих в систему команд исполнителя, т. е. из таких команд, которые исполнитель может воспринять и по которым может выполнить требуемые действия.

Свойство определённости означает, что в алгоритме нет команд, смысл которых может быть истолкован исполнителем неоднозначно; недопустимы ситуации, когда после выполнения очередной команды исполнителю неясно, какую команду выполнять следующей. Благодаря этому результат алгоритма однозначно определяется набором исходных данных: если алгоритм несколько раз применяется к одному и тому же набору исходных данных, то на выходе всегда получается один и тот же результат.

Свойство результативности означает, что алгоритм должен обеспечивать получение результата после конечного, возможно, очень большого, числа шагов. При этом результатом считается не только обусловленный постановкой задачи ответ, но и вывод о невозможности продолжения по какой-либо причине решения данной задачи.

Свойство массовости означает, что алгоритм должен обеспечивать возможность его применения для решения любой задачи из некоторого класса задач. Например, алгоритм нахождения корней квадратного уравнения должен быть применим к любому квадратному уравнению, алгоритм перехода улицы должен быть применим в любом месте улицы, алгоритм приготовления лекарства должен быть применим для приготовления любого его количества и т. д.

Пример 8. Рассмотрим один из методов нахождения всех простых чисел, не превышающих некоторое натуральное число п. Этот метод называется «решето Эратосфена» по имени предложившего его древнегреческого учёного Эратосфена (III в. до н. э.).

Для нахождения всех простых чисел, не больших заданного числа n, следуя методу Эратосфена, нужно выполнить следующие шаги:

Более наглядное представление о методе нахождения простых чисел вы сможете получить с помощью размещённой в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов анимации «Решето Эратосфена» (180279).

Рассмотренная последовательность действий является алгоритмом, так как она удовлетворяет свойствам:

Рассмотренные свойства алгоритма позволяют дать более точное определение алгоритма.

Алгоритм — это предназначенное для конкретного исполнителя описание последовательности действий, приводящих от исходных данных к требуемому результату, которое обладает свойствами дискретности, понятности, определённости, результативности и массовости.

2.1.4. Возможность автоматизации деятельности человека

Разработка алгоритма — как правило, трудоёмкая задача, требующая от человека глубоких знаний, изобретательности и больших временных затрат.

Решение задачи по готовому алгоритму требует от исполнителя только строгого следования заданным предписаниям.

Пример 9. Из кучки, содержащей любое, большее трёх, количество каких-либо предметов, двое играющих по очереди берут по одному или по два предмета. Выигрывает тот, кто своим очередным ходом сможет забрать все оставшиеся предметы.

Рассмотрим алгоритм, следуя которому первый игрок наверняка обеспечит себе выигрыш.

Исполнитель может не вникать в смысл того, что он делает, и не рассуждать, почему он поступает так, а не иначе, т. е. он может действовать формально. Способность исполнителя действовать формально обеспечивает возможность автоматизации деятельности человека. Для этого:

Самое главное: Алгоритмы и исполнители

Исполнитель — некоторый объект (человек, животное, техническое устройство), способный выполнять определённый набор команд.

Формальный исполнитель одну и ту же команду всегда выполняет одинаково. Для каждого формального исполнителя можно указать: круг решаемых задач, среду, систему команд и режим работы.

Алгоритм — предназначенное для конкретного исполнителя описание последовательности действий, приводящих от исходных данных к требуемому результату, которое обладает свойствами дискретности, понятности, определённости, результативности и массовости.

Способность исполнителя действовать формально обеспечивает возможность автоматизации деятельности человека.

Источник