Алгоритм. Формальное исполнение алгоритмов.

Любая задача характеризуется известными величинами (исходными данными) и отношениями между ними, и величинами или отношениями, значения которых неизвестны и должны быть определены в результате решения задачи.

Решение задачи предполагает выполнение определенной последовательности действий над объектами (элементами).

Определение. Действие — есть процесс построения на основе конечной системы объектов (исходных величин, данных), заданной в начальный момент времени, конечной системы объектов (результирующих величин, данных) в следующий момент времени. Действие характеризуется: наличием исполнителя (субъекта, устройства и т.д.), определенных объектов, инициирующих его выполнение, и конечным временем выполнения действия.

Требуемый результат (решение задачи) может достигаться путем выполнения различных последовательностей действий. Поэтому каждая последовательность действий может характеризоваться определенными затратами (время, ресурсы, количество исполнителей и т.д.). Для решения любой задачи или для выполнения любой работы необходимо иметь последовательный план, инструкцию или набор правил, как эту задачу или работу можно выполнить. Описание по определенным правилам любой последовательности действий, которую следует выполнить для решения заданной задачи, называется алгоритмом.

При создании алгоритма требуется обязательно учитывать, кто будет выполнять предусмотренные алгоритмом действия, то есть алгоритм должен быть ориентирован на конкретного исполнителя. Каждый исполнитель способен выполнять конкретный набор действий (набор команд), то есть для каждого конкретного исполнителя будет свой набор команд.

Пример: Подъемный кран поднимает грузы. Для него можно составить алгоритм поднятия в определенном порядке грузов и укладке их в нужные места, но задачу по решению квадратного уравнения крану задавать бесполезно.

При решении уравнения исполнителем может быть человек или ЭВМ. Это означает, что в качестве исполнителей алгоритма могут выступать человек и различные устройства: механические, электрические, электронно-вычисли-тельные машины (ЭВМ) и т.д. Следовательно:

Определение. Алгоритм — это формальное предписание, однозначно определяющее содержание и последовательность операций, переводящих совокупность исходных данных в искомый результат — решение задачи. Иначе говоря, алгоритм — это набор понятных исполнителю инструкций (команд), точное выполнение которых приводит к достижению требуемого результата.

При решении задач с помощью ЭВМ в состав алгоритма могут входить только те команды, которые компьютер может выполнить. ЭВМ может выполнять простые (машинные) команды, представленные в виде машинных кодов. Для удобства написания программ человеком для ЭВМ созданы различные языки программирования, в каждом из которых предусмотрен определенный набор команд (операторов). Для преобразования таких команд в машинные коды существуют специальные программы — трансляторы, которые выполняет сам компьютер. Некоторые действия, такие как ввод, вывод, следование, ветвление, повтор, являются универсальными и представлены во всех языках программирования.

Примечание.

В настоящее время в мире есть сотни алгоритмических языков программирования.

Алгоритм позволяет формализовать выполнение информационного процесса. Если исполнителем является человек, то он может выполнять алгоритм формально, не вникая в содержание поставленной задачи, а только строго выполняя последовательность действий, предусмотренную алгоритмом.

Компьютер — автоматический исполнитель алгоритмов. Представление информационного процесса в форме алгоритма позволяет поручить его автоматическое исполнение различным техническим устройствам, среди которых особое место занимает компьютер. При этом говорят, что компьютер исполняет программу (последовательность команд), реализующую алгоритм.