|
|
Базовые алгоритмические структуры
Алгоритмы можно представлять как некоторые структуры, состоящие из отдельных базовых (т.е. основных) элементов. Естественно, что при таком подходе к алгоритмам изучение основных принципов их конструирования должно начинаться с изучения этих базовых элементов.
Логическая структура любого алгоритма может быть представлена комбинацией трех базовых структур: следование, цикл, ветвление.
Характерной особенностью базовых структур является наличие в них одного входа и одного выхода.
1. Базовая структура "следование". Образуется последовательностью действий, следующих одно за другим, представлена на рис1.
Применение этой структуры рассмотрим на примере 1.
Пример 1. Найти корень линейного уравнения вида ах+b=0.
Для решения примера 1 составим блок-схему алгоритма (рис. 2.). Следуя последовательности блоков в алгоритме можно составить программу на языке Лого, которая может быть представлена, так как на рис. 3.
Для запуска программы в командном поле введем имя программы – УРАВНЕНИЕ и нажмем клавишу <Enter> .
В появившемся диалоговом окне введем значение для коэффициента А=2, во втором – В=5. В третьем диалоговом окне появится значение рассчитанного параметра Х=-2,5.
Пример 2. Тело движется прямолинейно с ускорением а м/с2 и начальной скоростью u м/с. Требуется определить, какой путь пройдет тело за Т секунд. [Гейн А.Г., Житомирский В.Г., стр.15].
Описание и использование функций
В число Лого входят стандартные функции: SQRT - квадратный корень, SIN - синус, COS - косинус градусного аргумента, POWER - квадрат.
Вычислим пример:
Для вычисления тангенса
применяется соответствующая процедура.
Произведем вычисления tg :
Для нахождения модуля числа решим уравнение вида: .
Использование функций может сделать программу короче и яснее. Кроме того, отпадает необходимость заводить вспомогательные переменные для хранения промежуточных результатов.
2. Базовая структура "цикл"
Обеспечивает многократное выполнение некоторой совокупности действий, которая называется телом цикла. Предписывает выполнять тело цикла до тех пор, пока выполняется условие, записанное после слова пока.
В языке Лого существует только один вид цикла, применяемый для повторения определенных действий. Базовую структуру «цикл» и команду REPEAT можно применять не только для перемещения Черепашки и рисования, но также и решения вычислительных задач, подразумевающих получения результата. Рассмотрим применение структуры Цикл на примере 3 (рис.8).
Пример 3. Получить цифру 5 с помощью операции сложения и цифры 1.
Можно заметить, что команды (пусть "a :a + 1, сообщи :a), повторяются 5 раз, следовательно применив структуру «Цикл» получим блок-схему применимо к рассматриваемому примеру 3 (рис.8). При вводе А=1, производится операция сложения А+1 и повторяется 5 раз, что в результате получаем А=5.
Принцип действия: прочитав, в наборе команд REPEAT Черепашка ищет указание числа повторений – указатель начала цикла «[». Запомнив его место, Черепашка будет выполнять команды, пока не встретит указатель конца цикла - «]». После этого Черепашка возвращается к началу цикла и проверяет, выполнила ли она цикл заданное число раз. Если нет, то она продолжает выполнять цикл, в противном случае (если она уже выполнила задуманное число раз) Черепашка начинает выполнять команды расположенные в квадратных скобках. Таким образом, тело цикла выполняется задуманное число раз.
Цикл с изменяющейся переменной для печатания числовых рядов могут быть построены по одной единой схеме. Сначала команды присваивания ПУСТЬ (MAKE) заводится новая переменная и ей присваивается начальное значение. Затем начинаются, повторения – многократно выполняется один и тот же набор действий. В этом наборе обязательно есть действие изменения значения переменной.
В такой программе команда присваивания ПУСТЬ (МАКЕ) встречается дважды. Первый раз при начальной установке переменной (а=0), второй раз – в цикле, при изменении значения переменной (а=а+1).
Первая команда присваивания выполняется один раз, вторая – многократно. При изменении переменной в цикле используется ее же предыдущее значение. Поэтому в команде ПУСТЬ "а :а + 1 (MAKE "а :а + 1) переменная упоминается дважды (присвоить переменной с именем “a” то значение, которое сейчас имеет переменная – “a”, увеличенное на единицу). Сначала упоминается имя, а затем – значение.
Пример 4. Вычислить уравнение: y=a+b четыре раза и получить результат.
Команда (пусть "y :a + b, сообщи :y), повторяются 4 раза, следовательно применив структуру «Цикл» получим блок-схему применимо к рассматриваемому примеру 4 (рис.9). При вводе А=12, а B=24 производится операция сложения А+B и повторяется 4 раза, что в результате получаем y=36.
Пример 5. Вычислить 5 раз значения X=i3, Y=X/2 и вывести значения на экран.
Сначала команды присваивания ПУСТЬ заводится новая переменная I и ей присваивается начальное значение. Затем начинаются, повторения – многократно выполняется один и тот же набор действий. В этом наборе обязательно есть действие изменения значения переменной. Команда (пусть "y :x / 2, сообщи :y, пусть “x :I * :I * :I ,сообщи :x ), повторяются 5 раз, следовательно применив структуру «Цикл» получим блок-схему применимо к рассматриваемому примеру 5 (рис.10). При выводе значений :y и :x производится операция возведения :x в степень, а :y=x/2 , что в результате получаем y=32, x=64.
Пустой цикл
Это такой цикл, когда тело цикла отсутствует, т.е. после слова REPEAT в квадратных скобках ничего не стоит.
Например: REPEAT 1000 [ ]
Если ввести эту команду в ЭВМ, то Черепашка какое-то время не будет реагировать на команды, а будет 1000 раз выполнять НИЧЕГО. Иногда это полезно, потому что обеспечивает паузу между выполнением команд.
Это можно рассмотреть на примере 6.
Пример 6. Вывести две фразы “СЕГОДНЯ ПРЕКРАСНАЯ ПОГОДА” с паузой, затем фразу “ВСЕМ ПРИВЕТ”.
3. Базовая структура "ветвление"
Обеспечивает в зависимости от результата проверки условия (да или нет) выбор одного из альтернативных путей работы алгоритма. Каждый из путей ведет к общему выходу, так что работа алгоритма будет продолжаться независимо от того, какой путь будет выбран. Структура ветвление существует в четырех основных вариантах: если—то; если—то—иначе;
1. если—то
Обеспечивает ветвление (не полная форма).
Если условие истинно, то выполняются действия, указанные в списке.
If
Если
2. если—то—иначе
Обеспечивает ветвление (полная форма).
Если условие истинно, то выполняется первое действие, если условие ложно – выполняется второе действие.
Ifelse
Если_иначе
|
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.