Информатика | АЛГОРИТМНІҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ НЕГІЗДЕРІ МЕН ҚОЛДАНУ ТӘСІЛДЕРІ

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.

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.
Циклдық алгоритмнің екі түрі болады:
1 қайталану саны алдын ала белгілі;
2 қайталану саны алдын ала белгісіз.
Мұндай циклдық алгоритмдерде арифметикалық және итерациялық деп те атайды. Итерациялық алгоритмдерде циклдың қайталану саны шешімнің көрсетілген дәлдігіне жетуге байланысты болады, сондықтан мұнда циклдың неше рет қайталанатындығын алдына ала айта алмаймыз.
Арифметикалық циклда цикл қайталанған сайын мәні өзгеріп отыратын айнымалылардың бірі цикл параметрі ретінде алынатын болады. Бұл жағдайда циклды ұйымдастыру мына ретпен жүргізіледі:
цикл параметрінің бастапқы мәні беріледі;
цикл параметрінің мәнін өзгертіп отыру ережесі көрсетіледі;
циклдың аяқталу шарты беріледі (көрсетіледі).
Әдістемелік тұрғыда циклды құрылымды алгоритмді қалай түземіз және қалайша жазғанымыз дұрыс болады, соны көрсетсек алгоритмін жазу керек болсын.
Компьютер көмегімен есеп шығару технологиясына сәйкес осы есепті шешуге дайындау кезеңдерін былайша келтіруімізге болады:
1-кезең. Есептің қойылуы:
бастапқы берілгендер ретінде алынатындар: п- жиым элементтері саны, х.(і=1, 2,..., п) – жиым элементтерінің өзі (мәндері);
аралық шама ретінде цикл параметрі алынады;
нәтиже ретінде S қосындысының мәні алынады.
2-кезең. Есептің математикалық моделі.
жиым элементтері нақты типті, олай болса нәтиже S нақты тип; п - бүтін тип.
3-кезең. Есептеудің тиімді әдісі былайша ұйымдастырылады:
1 -қадам: S-тің бастапқы мәнін 0 деп аламыз;
2-қадам: S-тің мәніне х-лерді біртіндей қоса отырып, нәтижеге жетуге болады.
4-кезең. Есепті шығарудың алгоритмін жазамыз. Бірінші әдіс-алгоритмді блок схема түрінде жазу. Екінші әдіс - мектептік алгоритмдік тілде жазу. Мектеп курсында осы әдіс алгоритм жазудың негізгі әдісіне айналуы тиіс.
Оқып-үйренудің әдістемелік тұрғысында келтірілген мысалдардың коректілігі түрде (түсінікті, қадап айтылған, программалау технологияларына сәйкес, дұрыс лайықты) болуына жете көңіл аударған дұрыс болады деп есептейміз.
Информатика курсы бойынша мектептерде басқа да оқу орындарында пайдаланылып жүрген кейбір оқулықтарда және оқу құралдарында осы келтіріп отырған кемшіліктер орын алған. Оларды дөрекі қате деп айтуға болмайды, дегенмен, әдістемелік және программалау технологиялары талаптары тұрғысында дұрыс емес сияқты.
Мына біз көрсетіп отырған үлгілерден, оқып үйрену әдістемесі тұрғысында корректілі жазу түріне мейлінше жақыңдайтындары 1), 3) және 5) варианттары болады.
Енді осы жазылған алгоритмдер негізінде ұсынылып отырған есепті шешудің программасын оңай құруға болады.
1.3 Алгоритмді практикада қолдану тәсілі.
Есепті шешу алгоритмі деп жазбаша жарлықтардың тізімі аталады, яғни оны орындау барысында есептің шешімін, не берілген мәндерде есептің шешімі жоқ екендігі туралы жауап алуға болады. Жалпы жағдайда есептер әр түрде бола алады. Мысалы, мектепке бару және үйге кайту, жолайрығындағы бағдаршамнан өту, шәй қайнату, тамақ пісіру және т.с. есептер өмірде көптеген түрде кездеседі. Мұндай есептерді шешу алгоритмдерін тұрмыстың алгоритмдер дел атауға болады. Адамзат кызметінде көптеген өмірлік тәжірибеден туындайтын әрекеттер, қоғам заңдары әртүрлі алгоритмдер жиынтығынан тұрады.
Алгоритм түсінігі есепті шешу әдісі түсінігімен тығыз байланысты. Әдіс деп катаң негізделген есепті шешу тәсілі мен оны қолдануға болатын берілген мәліметтер бойынша есептер тобын анықтау мақсатында құрылған тәсілді зерттеуді айтады.
Ал, алгоритм есепті шешу және практикада қолдану әдісін сипаттау болып табылады. Ол әдісті зерттеу нәтижесі бойынша құрылады. Алгоритм есепті шешу үшін орындалатын әрекеттердің қатаң жазбаларының реттелген тізбегі болып табылады. Бұл әрекеттер шешу әдісінен туындайды.
Алгоритмнің қасиетті сапаларының бірі - орындаушыдан шешу әдісін, яғни жазылған әрекеттерді не үшін орындау қажеттігін түсінуді талап етпейді. Орындаушыдан жазылған әрекеттерді орындай алуды және қағидаларды түсінуді талап етеді.
Орындаушы алгоритмді қағида-жарлықтардың ізімен "механикалық" түрде орындайды. ЭЕМ-ді, алгоритмді орындау құралы ретінде пайдалану мүмкіндігі осыған негізделген.
Алгоритм әрқашанда орындаушы үшін жазылады. Ол адам, ЭЕМ және т.б. құрылғы болуы мүмкін. Алгоритмді сипаттау, орындаушыға жазылған әрекеттер түсінікті болуы үшін соның тілінде жүзеге асырылады.
Қосымша толықтырушы түсінік енгізейік. Жеке жазбаларды (сөйлемдерді) - алгоритм жарлығын жарлық деп атайық. Алгоритм жарлықтар тізбегі болып табылады. Орындаушы түсінетін және орындай алатын барлық жарлықтар жиынын орындаушының ж а р л ы қ т а р жүйесі деп атайық. Сонымен, орындаушының барлық іс-әрекетін сипаттайтын жарлықтар жүйесі орындаушының тілі болып табылады.
Мысалы, ЭЕМ үшін жарлықтар жүйесі - қосу, азайту. көбейту, бөлу және сандарды салыстыру (дәрежелеу).
Сондықтан, алгоритм әр кезде де орындаушының жарлықтар жүйесінің мүмкіндігіне байланысты жазылады.
Алгоритмнің мынадай түрлері белгілі - есептеу алгоритмдері, диалогтық алгоритмдер, графикалық алгоритмдер, мәліметтерді өндеу алгоритмдері, роботтарды басқару алгоритмдері, және т.б.
Алгоритмді жазудың бірнеше тәсілдері қалыптасқан: формула, кесте, сөз, графикалық, алгоритмдік программалау тілінде сызықты түрде және т.б. Біз жоғарыда алгоритмді сөз түрінде, блок-схема түрінде сипаттауға тоқталғанбыз. Сол графикалык сипаттауды алгоритмнің блок-схемасы деп атайды. Алгоритмді программалау тілінде жазуды программа деп атаймыз.
Программапау тілі деп, орындаушы ЭЕМ үшін жазылған алгоритмді сипаттайтын тілді айтамыз. Ал бағдарламалау деп алгоритмді бағдарламалау тілінде жазу процесін айтады.
Программалардың мынадай түрлері бар: ЭЕМ-ге арналған программалар, станокты, роботтарды және басқа құрылғыларды басқаруға арналған программалар.
Келесі параграфтарда бірнеше есептерді шешу алгоритмдерін сөз жүзінде және блок-схема тілінде жазып көрсетуге тоқталамыз.
Алгоритмді сөз жүзінде сипаттағанда, жазғанда, әрбір жарлықты нөмірлеп отырамыз, себебі, ол алгоритмді орындау барысында қайда көшу, өту керектігін көрсетіп отыру ....