Понятие исполнителя алгоритма. Понятие исполнителя алгоритма Из чего состоят исполнители алгоритмов

Презентация на тему "Алгоритм и его формальное исполнение" по информатике в формате powerpoint. В данной презентации для школьников 9 класса рассказывается о том, что такие алгоритм, кто его разрабатывает и исполняет, материал сопровождается заданиями. Автор презентации: Алиакберова А.А.

Фрагменты из презентации

• Алгоритм – это строго определенная последовательность действий при решении задачи.
• Алгоритм содержит несколько шагов.
• Шаг алгоритма – это каждое отдельное действие алгоритма.
• Исполнитель – это объект выполняющий определенный набор действий.
• Исполнителем может быть человек, робот, животное, компьютер.
• Система команд исполнителя (СКИ) – это совокупность команд, которые может выполнять исполнитель.
• Среда исполнителя – обстановка, в которой функционирует исполнитель.

Разработка и исполнение

• Разрабатывает алгоритмы: человек
• Исполняют алгоритмы: люди и устройства – компьютеры, роботы, станки, спутники, сложная бытовая техника, детские игрушки.
• Исполнитель решает задачу по заданному алгоритму, строго следуя по предписаниям (программе) не вникая и не рассуждая, почему он так делает.

Кто может быть исполнителем алгоритма

• !!! Исполнителем алгоритма может быть не только человек, но и автоматическое устройство (реальное или воображаемое).
• В этом случае шаги алгоритма часто называют командами и вводят их в устройство в той форме, в которой оно сможет их обрабатывать.

Классификация алгоритмов по форме представления:

• Словесные
• Табличные
• Графические
• Программные

Средства представления и записи алгоритмов

Блок-схема – графическое представление алгоритма в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков (стандартных графических элементов), каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

Любой алгоритм существует не сам по себе, а предназначен для определённого исполнителя (человека, робота, компьютера, языка программирования и т.д.). Свойством, характеризующим любого исполнителя, является то, что он умеет выполнять некоторые команды. Совокупность команд, которые данный исполнитель умеет выполнять, называется системой команд исполнителя. Алгоритм описывается в командах исполнителя, который будет его реализовывать. Объекты, над которыми исполнитель может совершать действия, образуют так называемую среду исполнителя. Исходные данные и результаты любого алгоритма всегда принадлежат среде того исполнителя, для которого предназначен алгоритм.

Исполнителем называется некоторая биологическая, техническая или смешанная структура, способная исполнять (по командно или программно) некоторый класс алгоритмов в некоторой операционной среде (некотором множестве допустимых «инструментов» и «команд»).

Наиболее используемые типы исполнителя алгоритмов – человек или автомат (компьютер).

Человек как исполнитель алгоритмов – совокупность исполняющих подсистем (мышечная, двигательная, зрительная, обонятельная и др.) и управляющей подсистемы (нервная, нейронная).

Нервная система передаёт информацию, получаемую от нервных окончаний кожи, глаз, ушей и других органов, к нервным центрам для её последующей интеграции, обработки и выработки адекватной реакции. Нервная система – совокупность взаимодействующих нервных клеток или нейронов. У человека их – громадное количество.

Пример . По различным оценкам физиологов, в коре переднего мозга человека – около 50 млрд. нейронов. Нейроны, хотя и работают медленно (около сотни инструкций в секунду), но могут за счёт более эффективного взаимодействия друг с другом и организации сложнейших нейроструктурных связей (кластеров) решать сложные мыслительные задачи, принимать решения.

Пример . Такая плохо структурируемая, но «простая» для человека задача, как «одеться по погоде», решается быстро с помощью обработки зрительной, слуховой информации и согласованной «нейронной» оценки ситуации, хотя она и плохо формализуемая. Компьютеру эту задачу решать будет намного сложнее. С другой стороны, вычислительные ресурсы человека ограничены по сравнению с возможностями компьютера, который во много раз лучше (быстрее, точнее) решает хорошо формализуемые и хорошо структурируемые задачи.

Нейроны служат для передачи информации за счёт нервных импульсов, которая расшифровывается в соответствующих областях коры головного мозга.

В непосредственную (сенсорную) память человека поступает информация от различных сенсоров: зрительных, слуховых, обонятельных и т.д. Затем эта информация переводится в оперативную память (память сознания). Далее она пересылается в долговременную память с привлечением подсознания («укладывается на полочки» с соответствующими названиями «Формы поведения», «Объекты и образы», «Правила и процедуры обнаружения и идентификации объектов», «Правила выборки и организации информации», «Жизненный опыт», «Бытовые навыки и умения», «Профессиональные навыки и умения» и др.).

Пример . Увиденный человеком конкретный компьютер ассоциируется с абстрактным понятием «Компьютер» (из долговременной памяти) – например, со сведениями об этом устройстве – информационными кодами, которые определяют объект (связь, понятие). Коды связываются между собой, создавая образ конкретного компьютера.

Второй важный тип исполнителей – конечные автоматы, автоматические (т.е. функционирующие определённый промежуток времени без участия человека) устройства, вход, выход и состояния которых можно описать конечными последовательностями сообщений (слов над конечными алфавитами). Любой конечный автомат реализует некий непустой класс алгоритмов и состоит из совокупности управляющего автомата, который определяет порядок выполнения действий, и операционного автомата, реализующего сами действия, выполняемые автоматом.

Понятие алгоритма - одно из основных понятий информатики. Это фундаментальное «первоначальное» понятие, которому нельзя дать строгого определения. Существуют описательные определения алгоритма, которые уточняют это понятие.

Например:

Алгоритм – последовательность действий со строго определёнными правилами выполнения.

Алгоритм - понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение поставленной цели или решение поставленной задачи.

В быту и профессиональной деятельности каждый человек сталкивается с алгоритмом как с последовательностью действий, приводящих к достижению цели: существует достаточно строго определенный порядок приготовления какого-либо блюда, правила работы на токарном станке, инструкции по заправке нити в швейную машинку, порядку выполнения медицинских процедур (например, инъекций) и т. д.

В начальных классах школы дети изучают порядок выполнения арифметических действий над многозначными числами. Этот порядок был предложен выдающимся математиком средневекового Востока Мухаммедом аль-Хорезми (9 век) и по латинскому написанию его имени (Alhorithmi ) был назван алгоритмом. В дальнейшем это понятие в значительной мере расширилось.

Алгоритм составляется для определенного класса задач . Согласно установленным правилам он характеризуется исходными данными. Например, ”сложить 2 числа” – это класс задач, а не одна задача, так как числа могут быть разные. В свою очередь “сложить числа” более широкий класс задач. Весь смысл алгоритмизации и программирования и состоит в том, чтобы составленный алгоритм служил для решения целого класса задач (любую из предложенного класса).

Понятие алгоритма неразрывно связано с понятием исполнителя.

Исполнитель – это субъект (живой или искусственный), умеющий выполнять некоторый определенный набор действий.

Приказ на выполнение одного действия из набора носит название предписания или команды .

Набор команд, которые может выполнить данный исполнитель, называется системой команд исполнителя (СКИ), или наборомдопустимых действий исполнителя.

Слова «понятное предписание» означают, что команда может быть выполнена.

Итак, задача составления алгоритма не имеет смысла, если не известны и не учитываются возможности его исполнителя.

Например, прочесть алгоритм решения системы линейных уравнений графическим методом сможет даже первоклассник, а выполнить его не сможет. С другой стороны малыш четырёх-пяти лет не сможет прочесть правила поведения за столом во время еды, но выполнять их сможет, если ему о них рассказать и показать.

Как уже говорилось, исполнителем может быть не человек, а автомат, а ПК является лишь частным примером исполнителя, чьё поведение реализуется на основе алгоритма.

Исполнитель может быть формальным , т.е. не задумывается, не знает целей.

Если исполнитель может выполнить каждую команду алгоритма в отдельности, последовательно, и при этом действия исполнителя на каждом шаге однозначно определены, то исполнитель может не задумываться о цели алгоритма и даже не знать о ней, но независимо от этого достичь данной цели, только лишь строго выполняя предписания алгоритма. В этом случае исполнитель действует формально , т.е. отвлекается от цели и лишь строго выполняет инструкции. Формальное исполнение алгоритмов лежит в основе управления автоматическими устройствами.

Однако и человек может быть формальным исполнителем. Если он не знает цели выполняемой работы, ему придется строго следовать инструкциям.

Компьютер является формальным исполнителем алгоритмов . Чтобы он мог решать задачу в строгом соответствии с инструкциями, он должен получить алгоритм решения. Таким образом, алгоритм является управляющей информацией .

Тема урока: «Алгоритмы. Исполнители алгоритмов»

Цель урока :

c формировать понятие алгоритм и исполнитель алгоритма;

формировать умение составлять простейшие алгоритмы.

развивать творческие способности учащихся, логическое мышление, интереса к предмету умения планировать последовательность действий для достижения поставленной цели:

воспитание информационной культуры учащихся.

План урока.

Орг. Момент.

Проверка домашнего задания.

Изучение нового материала.

Алгоритм.

Исполнитель алгоритмов.

Физкультминутка

Закрепление изученного материала. Практическая работа.

Подведение итогов, домашнее задание.

Ход урока:

Орг. Момент.

Учитель: Здравствуйте! У нас сегодня с вами не совсем обычный урок. У нас в гостях учителя информатики из других школ. Откройте тетради и запишите сегодняшнее число и тему урока. А тема нашего урока зашифрована в ребусе.

(ученики разгадывают ребус, - тему урока “Алгоритм”).

Цель нашего урока – узнать что такое алгоритм и исполнитель алгоритма; познакомиться с системой команд исполнителя и с историей возникновения термина «алгоритм»; научиться составлять простейшие алгоритмы.

Но сначала мы проверим домашнее заданием и посмотрим удалось ли вам выяснить откуда произошло слово алгоритм.

Каждый человек в повседневной жизни решает множество задач самой разной сложности. Некоторые из этих задач столь просты и привычны, что мы решаем их не задумываясь, и даже не считаем задачами например “Купить хлеба”, “Собраться в школу”, «Приготовить чай» и тд.

Другие же, напротив, трудны и требуют длительных размышлений и усилий. Как же мы решаем эти задачи?

Давайте рассмотрим пример: Нам нужно посадить дерево,

Что мы должны для этого сделать?

Расположите в правильном порядке действия

Дети дают словесное описание:

1. Возьми лопату и саженец

2. Выкопай ямку

3. Посади саженец в ямку

4. Засыпь ямку

5. Возьми лейку и полей саженец

6. Поставь лопату и лейку на место

Учитель: Решение этой задачи мы представили в виде последовательности действий, т.е. получили план действий. Давайте поменяем действия местами, получим ли мы нужный результат.

Ученики : нет

Вопросы:

1) Конечное или бесконечное число действий вам пришлось совершить, чтобы прийти к результату?

2) Можно ли поменять действия местами?

3) Может ли быть решена задача без четкого описания?

4) Как одним словом можно назвать последовательный порядок действий?

5) Что такое алгоритм?

Учитель: Запишите определение алгоритма:

Перед составлением алгоритма должны быть четко определены начальные условия (исходные данные) и то, что предстоит получить (конечный результат ).

Учитель: Рассмотрим рецепт приготовление бутерброда будет он вялятся алгоритмом

Учитель : Некий злоумышленник за алгоритм получения кипятка выдал такую последовательность действий. Исправьте алгоритм, чтобы предотвратить несчастный случай.

Это задание выполните в своих тетрадях.

Для проверки правильности выполнения задания поменяйтесь конспектами с соседом по парте.

Кто из вас не допустил ошибок при определении верной последовательности действий?

Учитель: А как вы думаете: Кто может разрабатывать алгоритмы?

Ученики Человек.

Разработка алгоритма - трудоемкая задача, требующая от человека глубоких знаний и больших затрат времени.

Учитель : Если есть алгоритм, т.е. конечная последовательность шагов, то должен быть и исполнитель этого алгоритма. Кто может быть исполнителем?

(ответ детей)

Учитель: Правильно, человек, техническое устройство, роботы, станки, спутники, игрушки.

Исполнитель - человек, группа людей, животное или техническое устройство, способные выполнять определенный набор команд.

Учитель: Собака может она быть исполнителем?

Назовите команды, которые она может выполнять

(сидеть, лежать, фас, апорт)

Каждый исполнитель способен выполнить определённый набор команд, которые образуют систему команд исполнителя (СКИ).

Система команд исполнителя - команды, которые может выполнять конкретный исполнитель.

Назовите исполнителей алгоритмов:

Приготовление торта - ___________________ кондитер;

Пошив одежды - _________ портной;

Ремонт обуви - ___________________ сапожник;

Пломбирование зуба - дантист (стоматолог);

Уборка мусора во дворе дворник

обучение детей в школе учитель

вождение автомобиля шофер;
ответ у доски ученик.

Учитель: как вы думаете, есть ли разница при выполнении алгоритма между человеком и техническим устройством? Если есть, то в чём состоит эта разница?

(При выполнении алгоритма человек задумывается над выполняемыми действиями, в зависимости от ситуации может изменить последовательность, а машина выполнит понятные ей команды в той последовательности в которой они записаны).

Учитель: Формально исполнять алгоритм – это значит не вникать в смысл выполняемых команд.

Компьютер – формальный исполнитель алгоритма.

Обстановка в которой действует исполнитель, называется средой исполнителя.

Физкультминутка

гимнастика для глаз.

глаза вверх-вниз (7 раз)
глаза вправо-влево (7 раз)
круговое вращение глаз по часовой стрелке (5 раз)
быстро поморгать,

закрыть глаза и посидеть спокойно, медленно считая до 5.

А теперь ребята встали.

Быстро руки вверх подняли.

В стороны, вперед, назад.

Повернулись вправо-влево.

Тихо сели, вновь за дело.

5. Закрепление изученного материала.

А теперь попробуем сами составлять алгоритмы

Покупка хлеба

Взять у мамы деньги.

Пойти в магазин.

Выбрать нужные хлебобулочные изделия.

Оплатить стоимость покупки.

Принести хлеб домой.

Практическая работа:

Алгоритм рисования ракеты

Взять инструмент «линия»

Выделить рисунок

Скопировать

Вставить

Отразить слева направо

Соединить две части ракеты

Дополнить рисунок

(Класс делится на две группы): 1 группа работает за компьютерами Приложение 2

2 группа выполняет задание в тетради, затем меняются местами). Возьмите карточку, выполните в тетради предложенный алгоритм и ответьте на вопрос. Приложение 1

Подведение итогов урока

Ответьте на вопросы:

Что нового узнали на уроке?

Продолжите фразы:

Алгоритм – это…

Разрабатывать алгоритм может только…

Исполняют алгоритмы…
Что легче делать: составлять или выполнять алгоритмы? Почему?

Для алгоритма важно:

конечная последовательность шагов;

порядок выполнения шагов.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Составить алгоритм «Собираюсь в школу»

Вспомните, где в сказках встречаются алгоритмы?

Приведите примеры алгоритмов встречающихся в сказках.

Приложение 1

Возьмите карточку, выполните в тетради предложенный алгоритм и ответьте на вопрос.

Что у вас получилось?
Кто съел торт?
Что бывает в море?
Кто брат Сережи?

Напиши слово МОРЕ.

Поменяй местами первую и последнюю буквы в слове.

Убери 2 первых буквы.

Припиши слева букву О.

Припиши слева букву Т.

Припиши слева букву Ш.

ЧТО БЫВАЕТ В МОРЕ?

Напиши слово ТОРТ.

Убери третью букву.

Замени последнюю букву на К.

Прочитай слово справа налево.

КТО СЪЕЛ ТОРТ?

Запиши имя СЕРЁЖА.

Замени первую букву на букву Л.

Убери третью букву.

Убери вторую букву.

Убери третью букву.

Вставь третьей буквой букву Ш.

КТО БРАТ СЕРЁЖИ?

Составь АЛГОРИТМ «Переправа»

Приложение 2

Практическая работа: По заданному алгоритму выполнить работу в графическом редакторе.

Алгоритм рисования ракеты

Взять инструмент «линия»

Нарисовать контур левой стороны ракеты

Выделить рисунок

Скопировать

Вставить

Отразить слева направо

Соединить две части ракеты

С помощью инструмента «заливка» раскрасить ракету

Дополнить рисунок

АЛГОРИТМ «Переправа»

Человеку, находящемуся на берегу реки, нужно переправить на противоположный берег волка, козу и капусту. В лодку человек может взять одновременно только одного «пассажира». Нельзя оставить вместе волка с козой и козу с капустой.

Переправить козу.

Возвратиться самому.

Переправить волка.

Возвратиться вместе с козой.

Переправить капусту.

Возвратиться самому.

Переправить козу.

Исполнитель алгоритма

Понятие алгоритма

Алгоритмические языки

Алгоритмы. Алгоритмизация.

Понятие алгоритма такое же основополагающее для информатики, как и понятие информации. Именно в связи с этим важно в нем разобраться.

Название "алгоритм" произошло от латинской формы имени величайшего среднеазиатского математика Мухаммеда ибн Муса ал-Хорезми (Alhorithmi), жившего в 783-850 гᴦ. В своей книге "Об индийском счете" он изложил правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действий над ними "столбиком", знакомые теперь каждому школьнику. В XII веке эта книга была переведена на латынь и получила широкое распространение в Европе.

Человек ежедневно встречается с крайне важно стью следовать тем или иным правилам, выполнять различные инструкции и указания. К примеру, переходя через дорогу на перекрестке без светофора нужно сначала посмотретьналево. В случае если машин нет, то перейти полдороги, а если машины есть, ждать, пока они пройдут, затем перейти полдороги. После этого посмотреть направо и, в случае если машин нет, то перейти дорогу до конца, а если машины есть, ждать, пока они пройдут, а затем перейти дорогу до конца.

В математике для решения типовых задач мы используем определœенные правила, описывающие последовательности действий. К примеру, правила сложения дробных чисел, решения квадратных уравнений и т. д. Обычно любые инструкции и правила представляют из себяпоследовательность действий, которые крайне важно выполнить в определœенном порядке. Для решения задачи нужно знать, что дано, что следует получить и какие действия и в каком порядке следует для этого выполнить. Предписание, определяющее порядок выполнения действий над данными с целью получения искомых результатов, и есть алгоритм.

Алгоpитм - заранее заданное понятное и точное пpедписание возможному исполнителю совеpшить определœенную последовательность действий для получения решения задачи за конечное число шагов.

Это - не определœение в математическом смысле слова, а, скорее, описание интуитивного понятия алгоритма, раскрывающее его сущность.

Понятие алгоритма является не только одним из главных понятий математики, но одним из главных понятий современной науки. Более того, с наступлением эры информатики алгоритмы становятся одним из важнейших факторов цивилизации.

Исполнитель алгоритма - это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Исполнителя хаpактеpизуют:

• сpеда;
• элементаpные действия;
• cистема команд;
• отказы.

Сpеда (или обстановка) - это "место обитания" исполнителя. Напpимеp, для исполнителя Pобота из школьного учебника сpеда - это бесконечное клеточное поле. Стены и закpашенные клетки тоже часть сpеды. А их pасположение и положение самого Pобота задают конкpетное состояние среды .

Система команд . Каждый исполнитель может выполнять команды только из некотоpого стpого заданного списка - системы команд исполнителя. Для каждой команды должны быть заданы условия пpименимости (в каких состояниях сpеды должна быть выполнена команда) и описаныpезультаты выполнения команды . Напpимеp, команда Pобота "ввеpх" должна быть выполнена, в случае если выше Pобота нет стены. Ее pезультат - смещение Pобота на одну клетку ввеpх.

После вызова команды исполнитель совеpшает соответствующее элементаpное действие .

Отказы исполнителя возникают, в случае если команда вызывается пpи недопустимом для нее состоянии сpеды.

В информатике универсальным исполнителœем алгоритмов является компьютер.

Исполнитель алгоритма - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Исполнитель алгоритма" 2017, 2018.