Алгоритм та його властивості
Алгоритм — це послідовність дій, спрямованих на розв’язання поставленої задачі. Кожний алгоритм створюється з розрахунку на конкретного виконавця, тому можна сказати, що алгоритм — це точні розпорядження (указівки, команди, операції, інструкції) виконавцеві здійснити послідовність дій, спрямованих на розв’язання поставленої задачі.
Алгоритм складається із команд — окремих указівок виконавцеві виконати деякі конкретні дії. Команди алгоритму виконуються одна за одною, і на кожному кроці відомо, яка команда повинна виконуватися. Почергове виконання команд за кінцеве число кроків приводить до розв’язання задачі. Для того щоб виконавець міг розв’язати задачу за заданим алгоритмом, він повинен уміти виконувати кожну з дій, що вказується командами алгоритму.
Виконавцями алгоритмів можуть бути людина, тварини, автомати, тобто ті, хто розуміє та може виконати вказівки алгоритму.
Система команд виконавця — сукупність команд, які можуть бути виконані виконавцем; кожна команда алгоритму входить до системи команд виконавця.
В основі роботи автоматичних пристроїв лежить положення, що найпростіші операції, на які розпадається процес розв’язання задачі, може виконати машина, яка спеціально створена для виконання окремих команд алгоритму і виконує їх у послідовності, вказаній в алгоритмі.
Виконуючи алгоритм, виконавець може не вникати в зміст того, що він робить, і разом із тим отримати потрібний результат, тобто виконавець діє формально. Тому для правильної побудови алгоритму необхідно знати систему команд виконавця, бути впевненим, що виконання алгоритму завершиться за кінцеве число кроків. Тому кажуть про деякі загальні властивості алгоритмів.
1. Зрозумілість. Щоб виконавець міг досягти поставленої перед ним мети, використовуючи даний алгоритм, виконавцю необхідно уміти виконувати кожну вказівку цього алгоритму, тобто розуміти кожну з команд, що входять до алгоритму.
Наприклад: мама доручила купити в магазині продукти. Виконавцем цього алгоритму може бути хтось із родини: батько, син, бабуся, донька. Ясно, що для тата достатньо сказати, які купити продукти, а далі деталізувати алгоритм не потрібно. Сину-підлітку необхідно детальніше пояснити в яких магазинах можна придбати потрібний товар, що можна купити замість відсутнього товару і таке інше.
Маленькій доньці алгоритм необхідно деталізувати ще більше: де взяти сумку, щоб принести товар, яку решту грошей необхідно принести з магазину, як дійти до магазину і як там себе поводити.
Подібних прикладів можна придумати безліч і запропонувати дітям самостійно підібрати ситуацію, в якій в залежності від виконавця алгоритм буде набувати все більшої деталізації. Висновок з цього діти можуть зробити самостійно: зрозумілість — це властивість алгоритму, що полягає в тім, що кожен алгоритм повинен бути написаний у командах, зрозумілих даному виконавцю.
2. Визначеність (однозначність). Зрозумілий алгоритм не повинен містити вказівок, зміст яких може сприйматися неоднозначно. Наприклад,«почисти картоплю», «посоли за смаком», «прибери в квартирі» тощо є неоднозначними, тому що в різних випадках можуть привести до різних результатів. Окрім того, в алгоритмах неприпустимі такі ситуації, коли після виконання чергового розпорядження алгоритму виконавцю не ясно,що потрібно робити потім. Наприклад, вас послали за якимось товаром у магазин, та ще й попередили: «без хліба (цукру тощо) не повертайся». А що робити, коли цей товар відсутній?
3. Визначеність — це властивість алгоритму, яка полягає в тому, що алгоритм має бути однозначно витлумачений і на кожному кроці виконавець повинен знати, що йому робити далі.
4. Дискретність. Як було згадано вище, алгоритм задає певну послідовність дій, які необхідно виконати для розв’язання задачі. При цьому,для виконання цих дій їх розбивають у визначеній послідовності на прості кроки. Виконати дії наступного розпорядження можна лише виконавши дії попереднього. Ця розбивка алгоритму на окремі елементарні дії (команди), що легко виконуються даним виконавцем, і називається дискретністю.
5. Масовість. Дуже важливо, щоб складений алгоритм забезпечував розв’язання не однієї окремої задачі, а виконував розв’язання широкого класу задач даного типу. Наприклад, алгоритм покупки товару в магазині буде завжди однаковий, незалежно від товару, що купується. Або алгоритм прання не залежить від білизни, що переться, і таке інше. Отож, під масовістю алгоритму розуміють можливість застосування цього алгоритму для вирішення великої кількості однотипних завдань.
6. Результативність. Виконання будь-якого алгоритму повинно завершуватися одержанням кінцевих результатів. Тобто ситуації, коли можуть виникнути так звані «зациклення», повинні бути виключені ще при написанні алгоритму. Наприклад, розглянемо таку ситуацію: роботу дано вказівку залишити кімнату (замкнутий простір), не виконуючи руйнівних дій. У цьому випадку, якщо йому не дати команди «відкрити двері» (які, можливо, закриті), то спроби робота залишити кімнату будуть безуспішними.