На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти готовые бесплатные и платные работы или заказать написание уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов по самым низким ценам. Добавив заявку на написание требуемой для вас работы, вы узнаете реальную стоимость ее выполнения.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Быстрая помощь студентам

 

Результат поиска


Наименование:


контрольная работа Понятие алгоритмов

Информация:

Тип работы: контрольная работа. Добавлен: 02.06.2012. Сдан: 2010. Страниц: 5. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание
1. Формализация  понятий о алгоритмах       3
2. Описание машины Тьюринга       10
3. Автоматизация  деятельности человека на основе  алгоритмизации 14
Список использованной литературы      20
 

1. Формализация  понятий о алгоритмах
     Слово «Алгоритм» происходит от algorithmi - латинского написания имени аль-Хорезми, под которым в средневековой Европе знали величайшего математика из Хорезма (город в современном Узбекистане) Мухаммеда бен Мусу, жившего в 783-850 гг. В своей книге «Об индийском счете» он сформулировал правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действий над ними столбиком. В дальнейшем алгоритмом стали называть точное предписание, определяющее последовательность действий, обеспечивающую получение требуемого результата из исходных данных. Алгоритм может быть предназначен для выполнения его человеком или автоматическим устройством. Создание алгоритма, пусть даже самого простого, - процесс творческий. Он доступен исключительно живым существам, а долгое время считалось, что только человеку. Другое дело - реализация уже имеющегося алгоритма. Ее можно поручить субъекту или объекту, который не обязан вникать в существо дела, а возможно, и не способен его понять. Такой субъект или объект принято называть формальным исполнителем. Примером формального исполнителя может служить стиральная машина-автомат, которая неукоснительно исполняет предписанные ей действия, даже если вы забыли положить в нее порошок. Человек тоже может выступать в роли формального исполнителя, но в первую очередь формальными исполнителями являются различные автоматические устройства, и компьютер в том числе. Каждый алгоритм создается в расчете на вполне конкретного исполнителя. Те действия, которые может совершать исполнитель, называются его его допустимыми действиями. Совокупность допустимых действий образует систему команд исполнителя. Алгоритм должен содержать только те действия, которые допустимы для данного исполнителя. 
 

     Свойства  алгоритмов
     Данное  выше определение алгоритма нельзя считать строгим - не вполне ясно, что такое «точное предписание» или «последовательность действий, обеспечивающая получение требуемого результата». Поэтому обычно формулируют несколько общих свойств алгоритмов, позволяющих отличать алгоритмы от других инструкций.
     Такими  свойствами являются:
     Дискретность (прерывность, раздельность) - алгоритм должен представлять процесс решения  задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов. Каждое действие, предусмотренное  алгоритмом, исполняется только после  того, как закончилось исполнение предыдущего.
     Определенность - каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять  места для произвола. Благодаря  этому свойству выполнение алгоритма  носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.
     Результативность (конечность) - алгоритм должен приводить  к решению задачи за конечное число  шагов.
     Массовость - алгоритм решения задачи разрабатывается  в общем виде, то есть, он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся только исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.
     Правила выполнения арифметических операций или  геометрических построений представляют собой алгоритмы. При этом остается без ответа вопрос, чем же отличается понятие алгоритма от таких понятий, как «метод», «способ», «правило». Можно даже встретить утверждение, что слова «алгоритм», «способ», «правило» выражают одно и то же ( т.е. являются синонимами ), хотя такое утверждение, очевидно, противоречит “свойствам алгоритма”.
     Само  выражение «свойства алгоритма» не совсем корректно. Свойствами обладают объективно существующие реальности. Можно говорить, например, о свойствах  какого-либо вещества. Алгоритм – искусственная конструкция, которую мы сооружаем для достижения своих целей. Чтобы алгоритм выполнил свое предназначение, его необходимо строить по определенным правилам. Поэтому нужно говорить все же не о свойствах алгоритма, а о правилах построения алгоритма, или о требованиях, предъявляемых к алгоритму.
     Первое  правило – при построении алгоритма  прежде всего необходимо задать мно-жество объектов, с которыми будет работать алгоритм. Формализованное ( закодирован-ное ) представление этих объектов носит название данных. Алгоритм приступает к работе с некоторым набором данных, которые называются входными, и в результате своей рабо-ты выдает данные, которые называются выходными. Таким образом, алгоритм пре-образует входные данные в выходные.
     Это правило позволяет сразу отделить алгоритмы от “методов” и “способов”. Пока мы не имеем формализованных  входных данных, мы не можем построить  алгоритм.
     Второе  правило – для работы алгоритма  требуется память. В памяти размещаются  входные данные, с которыми алгоритм начинает работать, промежуточные данные и выходные данные, которые являются результатом работы алгоритма. Память является дискретной, т.е. состоящей из отдельных ячеек. Поименованная ячейка памяти носит на-звание переменной. В теории алгоритмов размеры памяти не ограничиваются, т. е. счита-ется, что мы можем предоставить алгоритму любой необходимый для работы объем памяти.
     В школьной «теории алгоритмов» эти  два правила не рассматриваются. В то же время практическая работа с алгоритмами ( программирование ) начинается именно с реализации этих правил. В языках программирования распределение памяти осуществляется декларативными операторами ( операторами описания переменных ). В языке Бейсик не все переменные описываются, обычно описываются только массивы. Но все равно при запуске программы транслятор языка анализирует все идентификаторы в тексте программы и отводит память под соответствующие переменные.
     Третье  правило – дискретность. Алгоритм строится из отдельных шагов (действий, операций, команд). Множество шагов, из которых составлен алгоритм, конечно.
     Четвертое правило – детерменированность. После каждого шага необходимо указывать, какой шаг выполняется следующим, либо давать команду остановки.
     Пятое правило – сходимость ( результативность ). Алгоритм должен завершать работу после конечного числа шагов. При этом необходимо указать, что считать результатом работы алгоритма.
     Итак, алгоритм – неопределяемое понятие  теории алгоритмов. Алгоритм каждому  определенному набору входных данных ставит в соответствие некоторый набор выходных данных, т. е. вычисляет ( реализует ) функцию. При рассмотрении конкретных вопросов в теории алгоритмов всегда имеется в виду какая-то конкретная модель алгоритма.
     Виды  алгоритмов и их реализация
     Алгоритм  применительно к вычислительной машине – точное предписание, т.е. набор операций и правил их чередования, при помощи которого, начиная с некоторых исходных данных, можно решить любую задачу фиксированного типа.
     Виды  алгоритмов как логико-математических средств отражают указанные  компоненты человеческой деятельности и тенденции, а сами алгоритмы в зависимости от цели, начальных условий задачи, путей ее решения, определения действий исполнителя подразделяются следующим образом:
     Механические  алгоритмы, или иначе детерминированные, жесткие (например алгоритм работы машины, двигателя и т.п.);
Гибкие  алгоритмы, например стохастические, т.е. вероятностные и эвристические.
     Механический  алгоритм задает определенные действия, обозначая их в единственной и  достоверной последовательности, обеспечивая тем самым однозначный требуемый или искомый результат, если выполняются те условия процесса, задачи, для которых разработан алгоритм.
Вероятностный (стохастический) алгоритм дает программу  решения задачи несколькими путями или способами, приводящими к вероятному достижению результата.
     Эвристический алгоритм  (от греческого слова “эврика”) – это такой алгоритм, в котором  достижение конечного результата программы  действий однозначно не предопределено, так же как не обозначена вся последовательность действий, не выявлены все действия исполнителя. К эвристическим алгоритмам относят, например, инструкции и предписания. В этих алгоритмах используются универсальные логические процедуры и способы принятия решений, основанные на аналогиях, ассоцияциях и прошлом опыте решения схожих задач.
     Линейный  алгоритм – набор команд (указаний), выполняемых последовательно во времени друг за другом.
Разветвляющийся алгоритм – алгоритм, содержащий хотя бы одно условие, в результате проверки которого ЭВМ обеспечивает переход на один из двух возможных шагов.
     Циклический алгоритм – алгоритм, предусматривающий  многократное повторение одного и того же действия (одних и тех же операций) над новыми исходными данными. К  циклическим алгоритмам сводится большинство  методов вычислений, перебора вариантов.
     Цикл  программы – последовательность команд (серия, тело цикла), которая  может выполняться многократно (для  новых исходных данных) до удовлетворения некоторого условия.
     Вспомогательный (подчиненный) алгоритм (процедура) –  алгоритм, ранее разработанный и целиком используемый при алгоритмизации конкретной задачи. В некоторых случаях при наличии одинаковых последовательностей указаний (команд) для различных данных с целью сокращения записи также выделяют вспомогательный алгоритм.
     Методы изображение алгоритмов
     На  практике наиболее распространены следующие  формы представления алгоритмов:
     словесная (записи на естественном языке);
     графическая (изображения из графических символов);
    псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.);
     программная (тексты на языках программирования).
Словесное описание алгоритма
     Данный  способ получил значительно меньшее распространение из-за его многословности и отсутствия наглядности.
     Рассмотрим  пример на алгоритме нахождение максимального  из двух значений:
     Определим форматы переменных X, Y, M, где X и Y –  значения для сравнения, M – переменная для хранения максимального значения;
получим два значения чисел X и Y для сравнения;
сравним X и Y.
если X меньше Y, значит большее число Y.
Поместим  в переменную M значение Y.
Если X не меньше (больше) Y, значит большее  число X.
Поместим  в переменную M значение X.
Словесный способ не имеет широкого распространения  по следующим причинам:
такие описания строго не формализуемы;
страдают  многословностью записей;
допускают неоднозначность толкования отдельных  предписаний.
 
 

2. Описание машины Тьюринга
     Алан  Тьюринг (Turing) в 1936 году опубликовал  в трудах Лондонского математического  общества статью "О вычислимых числах в приложении к проблеме разрешения", которая наравне с работами Поста  и Черча лежит в основе современной  теории алгоритмов.
     Предыстория создания этой работы связана с формулировкой Давидом Гильбертом на Международном математическом конгрессе в Париже в 1900 году неразрешенных математических проблем. Одной из них была задача доказательства непротиворечивости системы аксиом обычной арифметики, которую Гильберт в дальнейшем уточнил как "проблему разрешимости" - нахождение общего метода, для определения выполнимости данного высказывания на языке формальной логики.
     Статья  Тьюринга как раз и давала ответ  на эту проблему - вторая проблема Гильберта оказалась неразрешимой. Но значение статьи Тьюринга выходило далеко за рамки той задачи, по поводу которой она была написана.
Приведем  характеристику этой работы, принадлежащую  Джону Хопкрофту: "Работая над  проблемой Гильберта, Тьюрингу пришлось дать четкое определение самого понятия метода. Отталкиваясь от интуитивного представления о методе как о некоем алгоритме, т.е. процедуре, которая может быть выполнена механически, без творческого вмешательства, он показал, как эту идею можно воплотить в виде подробной модели вычислительного процесса. Полученная модель вычислений, в которой каждый алгоритм разбивался на последовательность простых, элементарных шагов, и была логической конструкцией, названной впоследствии машиной Тьюринга".
     Машина  Тьюринга является расширением модели конечного автомата, расширением, включающим потенциально бесконечную память с возможностью перехода (движения) от обозреваемой в данный момент ячейки к ее левому или правому соседу.
     Формально машина Тьюринга может быть описана  следующим образом. Пусть заданы:
     конечное  множество состояний – Q, в которых  может находиться машина Тьюринга;
     конечное  множество символов ленты – Г;
     функция д (функция переходов или программа), которая задается отображением пары из декартова произведения Q x Г (машина находится в состоянии qi и обозревает символ gi) в тройку декартова произведения Q х Г х {L,R} (машина переходит в состояние qi, заменяет символ gi на символ gj и передвигается влево или вправо на один символ ленты) – Q x Г-->Q х Г х {L,R}
     один  символ из Г-->е (пустой);
     подмножество  У є Г - -> определяется как подмножество входных символов ленты, причем е  є (Г - У);
     одно  из состояний – q0 є Q является начальным  состоянием машины.
     Решаемая  проблема задается путем записи конечного  количества символов из множества У є Г – Si є У на ленту:
eS1S2S3S4... ... ... Sne
после чего машина переводится в начальное  состояние и головка устанавливается  у самого левого непустого символа (q0,­w) –, после чего в соответствии с указанной функцией переходов (qi,Si) - ->(qj,Sk, L или R) машина начинает заменять обозреваемые символы, передвигать головку вправо или влево и переходить в другие состояния, предписанные функций переходов.
     Остановка машины происходит в том случае, если для пары (qi,Si) функция перехода не определена.
     Алан  Тьюринг высказал предположение, что  любой алгоритм в интуитивном  смысле этого слова может быть представлен эквивалентной машиной  Тьюринга. Это предположение известно как тезис Черча–Тьюринга. Каждый компьютер может моделировать машину Тьюринга (операции перезаписи ячеек, сравнения и перехода к другой соседней ячейке с учетом изменения состояния машины). Следовательно, он может моделировать алгоритмы в любом формализме, и из этого тезиса следует, что все компьютеры (независимо от мощности, архитектуры и т.д.) эквивалентны с точки зрения принципиальной возможности решения алгоритмических задач.
Свойства  машины Тьюринга как алгоритма
     На  примере машины Тьюринга хорошо прослеживаются свойства алгоритмов. Попросите учащихся показать, что машина Тьюринга обладает всеми свойствами алгоритма.
     Дискретность. Машина Тьюринга может перейти к (к + 1) - му шагу только после выполнения каждого шага, т.к именно каждый шаг  определяет, каким будет (к + 1) - й  шаг.
     Понятность. На каждом шаге в ячейку пишется символ из алфавита, автомат делает одно движение (Л, П, Н), и машина Тьюринга переходит в одно из описанных состояний.
     Детерминированность. В каждой клетке таблицы машины Тьюринга записан лишь один вариант действия. На каждом шаге результат определен однозначно, следовательно, последовательность шагов решения задачи определена однозначно, т.е. если машине Тьюринга на вход подают одно и то же входное слово, то выходное слово каждый раз будет одним и тем же.
Результативность. Содержательно результаты каждого шага и всей последовательности шагов определены однозначно, следовательно, правильно написанная машина Тьюринга за конечное число шагов перейдет в состояние q0, т.е. за конечное число шагов будет получен ответ на вопрос задачи.
     Массовость. Каждая машина Тьюринга определена над всеми допустимыми словами из алфавита, в этом и состоит свойство массовости. Каждая машина Тьюринга предназначена для решения одного класса задач, т.е. для каждой задачи пишется своя (новая) машина Тьюринга.
 
 

3. Автоматизация деятельности человека на основе алгоритмизации
     Автоматизация сопровождает человеческое общество с  момента его зарождения. Она внутренне  присуща его развитию. В методологии  ее определяют как замещение процессов  человеческой деятельности процессами технических устройств. Любопытство заставляло наших предков изучать окружающий мир. Как только они познавали какой-нибудь элемент его, лень толкала их к созданию устройств, которые выполняли бы работу за них. Даже пещерный человек, взяв палку в руки, освободил себя от необходимости залезать на дерево. С каждым новым открытием, человек снимал с себя какую-нибудь обязанность и перекладывал ее на подручные средства, на животных, потом на машины.
     Сегодня любое, предприятие имеет дело с  потоками различной информации, которые нуждаются в быстрой и оперативной обработке. Количество информации зависит в основном от размера предприятия и вида деятельности, чем больше предприятие, тем больше объём и уровень сложности обрабатываемой информации. Огромную помощь здесь оказывают современные компьютерные информационные технологии, профессионально разработанная компьютерная информационная система может существенно облегчить жизнь бухгалтерии и руководителям, позволит вести оперативный учёт на предприятии быстро и точно, предоставит широкие возможности анализа, автоматизировав учётные операции,  избавит от огромного количества лишней бумаги.
     Проектирование  информационной системы является, пожалуй, самым важным элементом автоматизации  деятельности предприятия. Правильно  спроектировать систему означает обеспечить б?льшую часть успеха всего проекта автоматизации. Очень частой ошибкой является внедрение информационной системы при отсутствии какой-либо четко сформулированной системы управления. То есть выражение «создать систему правления» воспринимается как «внедрить нечто компьютерное».  Нужно четко осознавать, что система управления первична, а уже создание информационной системы на ее основе, или, попросту говоря, ее реализация в компьютерном виде – вторична.
     Многие  компании верят в то, что одна только автоматизация приведет к улучшению финансово-экономической ситуации, и начинают усилия по реализации информационных систем непосредственно с автоматизации, пропуская критические шаги понимания и упрощения своих бизнес процессов. Но нередко эти процессы настолько неупорядочены, что в общем создают впечатление хаоса на предприятии. Как известно, автоматизировать хаос далеко не просто, если невозможно. Поэтому прежде чем создавать информационную систему следует пересмотреть систему управления в организации. Изменение бизнес процессов называют реинжинирингом (business processes reengineering). Так, для начала нужно упорядочить схему бизнес процессов и систему управления организации в целом:
     определиться  с организационной штатной структурой,
     разработать механизм финансово-экономического управления компанией (в том числе определить центры ответственности),
     произвести  выделение основных технологических  потоков (процессов),
     разработать механизмы организационного управления технологическими потоками,
     На  основании созданных механизмов управления сформировать технологию финансового  анализа и управления деятельностью  технологических потоков.
     Если  будут иметься  вышеперечисленные  технологии, будет значительно легче  разработать информационную систему. Однако, часто приходится упрощать бизнес процессы на предприятии, для того, чтобы было проще описать их на языке компьютеров.
     Организация – это набор правил и процедур. Информационная система это тоже набор правил и процедур, поэтому  следует понимать какие инструкции и процедуры какими заменить. Не следует также забывать о человеческом факторе при создании информационной системы. Во-первых, именно людям придется работать с системой – одна работать она в любом случае не сможет. Во-вторых, служащие могут улучшить (или упростить) процессы, с которыми они ежедневно встречаются. Автоматизация должна происходить только после того, как служащие поймут процесс и примут решение о необходимости автоматизации.
     После проведения формирования четкой системы  управления, начинается непосредственно процесс проектирования информационной системы. Важно, чтобы в проектировании системы участвовали по возможности все сотрудники, которые будут с ней работать. Это позволит определить небольшие особенности и частные потребности в работе каждого отдела организации, поскольку только пользователи  будущей системы лучше всего знают, что им нужно.
     В проектировании информационной системы  также должны участвовать ее разработчики, то есть те, кто будет ее создавать. К выбору разработчика информационной системы нужно подходить очень осторожно. Основными критериями в выборе разработчика являются опыт работы в области создания информационных систем, количество успешно внедренных данной компанией систем на российских предприятиях.
     Финансовый  менеджер и руководство предприятия должны относиться к автоматизации, как к проекту, то есть определить все стадии, характеристик, временные рамки и бюджет. Основными этапами работы над проектом по автоматизации являются:
1. Проведение обследования с целью описания бизнес процессов организации.
2. Разработка технического задания на систему автоматизации.
3. Разработка технического проекта системы.
4. Разработка системы (иногда называемая настройкой).
5. Различные стадии и этапы внедрения, опытной и промышленной эксплуатации.
6. Выполнение доработок в соответствии с изменившимися потребностями организации.
Результатом проектирования системы является строго формализованное описание как объекта  ее автоматизации, так и ее самой  – это и есть алгоритм деятельности предприятия, а значит и деятельности людей, которые на нем трудятся.
     Значение  алгоритмов при решении повседневных задач
     Информатика, как и арифметика, тоже  дает явно необходимые знания для выживания человека в современном мире. Например, умение программировать домашнюю бытовую технику: видеомагнитофон (составление списка записываемых телепередач), магнитофон (составление списка записываемых дорожек аудио-CD), сотовый телефон (запоминание номеров, установка параметров, управление роумингом, управление голосовой почтой), часы и таймеры в любом бытовом приборе (выставление и корректировка времени), микроволновые печи, кофеварки, хлебопечки, телевизоры, наконец, компьютеры.
     Здесь под программированием понимается составление плана дальнейших действий домашнего прибора - составление алгоритма, запись этого алгоритма на языке прибора (кодирование в соответствии с прилагаемой инструкцией) с последующей загрузкой составленной программы в компьютер (домашнего) прибора.
Пусть надо запрограммировать запись на видеомагнитофоне - на 4 канале с 10.00 утра до 11.25. Это программа в голове у человека кодируется примерно так:
ПОКА  НЕ 10.00 - НИЧЕГО НЕ ДЕЛАТЬ
УСТАНОВИТЬ  КАНАЛ НОМЕР 4
ВКЛЮЧИТЬ  ЗАПИСЬ
ПОКА  НЕ 11.25 - НИЧЕГО НЕ ДЕЛАТЬ
ВЫКЛЮЧИТЬ ЗАПИСЬ
     Далее эта программа должна быть перекодирована на язык видеомагнитофона:
ВЫБРАТЬ СВОБОДНОЕ МЕСТО
УСТАНОВИТЬ "ДАТА ЗАПИСИ" = СЕГОДНЯ
УСТАНОВИТЬ "НАЧАЛО ЗАПИСИ" = 10:00
УСТАНОВИТЬ "ОКОНЧАНИЕ ЗАПИСИ" = 11:25
УСТАНОВИТЬ "НОМЕР ТЕЛЕКАНАЛА" = 4
     Загрузка  данной программы в видеомагнитофон  состоит в нажатии на пульте видеомагнитофона соответствующих кнопок для каждой строки программы.
     Компьютер - это такой очень сложный и  универсальный домашний прибор. Компьютерная программа является планом дальнейших действий компьютера так же, как  программа домашнего прибора является планом дальнейших действий этого прибора. Вывод: программирование компьютеров ничем не отличается от программирования в быту.
     Может ли человек, не прошедший никакого курса  информатики в школе, разобраться  с этим набором современных домашних помощников? Это очень трудный вопрос. На него нельзя ответить однозначно. Известно, что люди старшего поколения сталкиваются с определенными трудностями при проведении даже элементарных действий по программированию современной домашней техники. Конечно, проще всего это объяснить старческим маразмом или отсутствием современной техники в домах «пожилых родителей». Но это не так - программированию можно учить. А когда вокруг все техническое окружение становится программируемым - нужно учить!
     Как научить человека узнавать, правильно ли составлена программа для домашнего помощника? Для этого человеку надо представить себя «домашним прибором» с полным набором функций-инструкций и исполнить («прокрутить» у себя в голове) составленную программу. А приборов много, каждый имеет свой язык, и приходится постоянно быть выполнителем программ, составленных на разных языках для разных приборов.
Программы из двух-трех шагов можно просто запомнить и считать своими рефлексами: «хочу кушать - жму кнопку два, когда  загорится лампочка - можно кушать». Но жить, зазубривая все нужные программы, - не получится. Программируемых приборов так много, инструкции к ним так объемны, требуемые программы так длинны, запоминать команды на языках приборов так лень. Для телевизора, например, нельзя благоприобрести рефлекс: НАЖАТЬ КНОПКУ ОДИН, ДОКРУТИТЬ РУЧКУ ДВА, ПОВТОРИТЬ ВСЕ СНАЧАЛА ДЛЯ КАНАЛОВ 1-32, ЕСЛИ ТЕЛЕКАНАЛЫ УЖЕ НАСТРОЕНЫ, НИЧЕГО НЕ ДЕЛАТЬ. Как минимум в данной инструкции нужно понимать, как менять номера каналов.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.