Алгоритмизация задач и процессов: сущность и способы записи

Алгоритмизация задач и процессов

Алгоритмизация представляет собой построение упорядоченных предписаний, следуя которым можно отыскать ответ на поставленную задачу и наиболее рационально осуществить изучаемый процесс. Этот этап справедливо признаётся ключевым при работе над вычислительными и информационными проблемами. Его суть сводится к формированию как обобщённых, так и частных схем, ведущих к искомому результату.

В традиционной практике создания программного обеспечения проектирование алгоритма занимает промежуточное положение: оно следует за постановкой задачи и предшествует написанию исполняемого кода. Полученные схемы решения включают в состав итоговой документации, которую впоследствии передают заказчику. Опираясь на эти материалы, руководители, применяющие данную задачу на практике, способны оценивать качество продукта и делать обоснованные выводы о его пригодности.

Что понимают под алгоритмом

Преодоление большинства проблем связано с поочерёдным исполнением ряда несложных, элементарных действий. Когда общее количество таких операций велико, а порядок их выполнения меняется в зависимости от исходных данных и промежуточных значений, способы объединения простых шагов в единое целое становятся самостоятельным предметом изучения. Именно в этом контексте закономерно вводится строгое определение понятия «алгоритм».

Отдельную элементарную операцию, исполняемую тем или иным устройством, принято именовать шагом либо пунктом схемы. Сам же процесс выработки подобных предписаний и называют алгоритмизацией. Среди характерных свойств таких схем выделяют несколько принципиальных положений, которые стоит рассмотреть подробнее.

Формулировка не указывает на конкретного исполнителя: им могут выступать механизмы, вычислительные машины, отдельные люди либо целые коллективы. При этом схему следует составлять так, чтобы каждое её действие толковалось однозначно. Иными словами, при одинаковых входных данных разные исполнители обязаны получить полностью совпадающий итог.

Схема не обязана детально расписывать выполняемые в её рамках действия. Эти операции могут затрагивать как реальные физические объекты, так и обрабатываемые сведения. Алгоритмы, оперирующие данными, служат фундаментом современных информационных технологий.

Пример: переход перекрёстка пешеходом

Наглядной иллюстрацией служит последовательность операций при переходе улицы человеком. Эта схема рассчитана на выполнение людьми и совмещает информационные шаги с действиями над физическими объектами. Приведём её ниже.

1. Определить тип пешеходного перехода, то есть выяснить, оборудован ли он светофором. Если светофор присутствует, перейти к пункту 4; при его отсутствии - к пункту 2.
2. Убедиться, что при отсутствии светофора имеются дорожная разметка и знак «пешеходный переход».
3. Остановиться перед началом перехода, удостовериться, что транспорт стоит или отсутствует, начать движение, завершить его и перейти к пункту 5.
4. Поскольку движением управляет светофор, определить его сигнал. При красном - дождаться зелёного и начать переход; по его завершении перейти к пункту 5.
5. Работа схемы окончена - можно продолжить ранее намеченные дела.

Приведённая схема действует лишь при соблюдении ряда условностей. Так, предполагается, что зелёный сигнал горит достаточно долго и пешеход успевает пересечь проезжую часть. Если это условие не выдерживается, в схему потребуется добавить остановку на островке безопасности. Кроме того, корректная работа возможна только тогда, когда все участники движения следуют правилам.

Практически любой алгоритм воспроизводит последовательность операций при определённых допущениях, которые отражают взгляды его разработчиков на ситуацию и должны быть сформулированы предельно строго. Например, родители нередко советуют детям пересекать дорогу лишь там, где установлен светофор, - подобное ограничение заметно упрощает всю схему.

Формы записи алгоритма

К настоящему времени сложились и получили широкое распространение различные формы записи алгоритма. Каждая из них удобна в своей области и обладает собственными достоинствами. Перечислим основные варианты представления.

• табличное представление;
• словесная (вербальная) форма;
• изображение в виде блок-схемы;
• запись через набор операторов;
• представление на псевдокоде;
• запись на выбранном языке программирования.

Табличный вариант часто встречается в документах учёта финансовой деятельности, однако при разработке программ для компьютеров он применяется редко. Зато таблица нередко служит удобным способом задания начальных условий при практической реализации схемы. Стоит добавить, что этот формат пережил своеобразное возрождение с появлением и массовым внедрением табличных процессоров.

Словесная форма подразумевает изложение схемы посредством слов, объединённых в предложения и раскрывающих её смысл. Рассмотренный выше пример с пешеходом фактически представлен именно в таком виде. Данный способ - самый доступный и понятный практически для каждого человека, поэтому его широко используют на начальном этапе проектирования программ: при описании общей идеи и при формализации динамических связей между основными модулями. Важно понимать, что словесная запись позволяет описать решение задач едва ли не любой сложности.

Графическое изображение в виде блок-схемы делает логику наглядной и особенно ценно при анализе ветвлений и циклов. Представление через операторы и псевдокод, в свою очередь, приближает схему к будущей программной реализации, оставаясь при этом независимым от конкретного синтаксиса. Наконец, запись на языке программирования превращает проектирование алгоритма в готовый к исполнению код, что завершает путь от исходной идеи к работающему программному продукту.