Algoritmus
Mi az az algoritmus?
Tudta, hogy ha egy feladat megoldását az előzetes tervek, meghatározott lépések szerint hajtjuk végre, az már algoritmizálás?
Mivel az élet szinte minden területén jelen van, hasznos lehet tudni, mit jelent pontosan és mire használjuk az algoritmust!
A számítógépet különböző programok vezérlik, azok pedig algoritmusok szerint működnek.
Egy fontos matematikai fogalom, mégis a köznyelvben leginkább a számítástechnikával hozzuk összefüggésbe.
A kifejezés jelentése: elemi műveletek lánca, szabályrendszer vagy számolási eljárás.
A számítógép is algoritmus szerint működik, ami eljárás sorozatok, parancsok sokaságát foglalja magába. Általuk feladatokat, problémákat oldhatunk meg, amiket adott útmutatás szerint vezet le a gép, tehát programozottan végzi el a műveletet.
Mindezt a lehető legrövidebb módon.
Igaz, hogy bizonyos műveleteket többféleképpen is meg lehet oldani, azonban minél hosszabb, annál több a hibalehetőség is!
Egy nagyon egyszerű példa:
Mivel az algoritmus fogalma - legáltalánosabb megközelítésben, a tervszerűség, és ha tervet készítünk egy adott feladat végrehajtása érdekében, akkor azt mindig szükséges részekre, elemekre bontani. A cél érdekében egymás után lévő feladatok megoldására törekszünk.
Mindennapi életünkre kivetítve is bemutatható a dolog, hiszen a környezetünkből érkező jeleket felismerve feladatokkal vagy problémákkal találkozunk. Ezeket próbáljuk megoldani különböző lépésekben, műveletek elvégzésével, egyéni módszer alapján.
lyen lehetséges szituáció például, ha megéhezünk és szomjasak is vagyunk. Máris két feladattal találjuk szemben magunkat, amelynek megoldására, algoritmusokat, (terveket) kell létrehoznunk. Éhségünk csillapításához ételt készítünk magunknak, és mondjuk teát. Feltétel azonban, hogy legyen a hűtőben alapanyagunk hozzá.
Ha az van, akkor ezek után, csak el kell készíteni a kívánt ételt. italt Tehát a megfelelő lépés átgondolásával, tervezésével - itt jön az utasítás-, majd ezeknek a lépéseknek a teljesítésével máris megoldódott a feladat. Ha közben rájövünk, hogy egy elem hiányzik (pl valamely összetevő), az további gyakorlati megoldást kíván. Ez egy előttünk álló, következő probléma algoritmusa lesz, amely megoldásra vár (Hiszen boltba kell mennünk).
Tehát, milyen tulajdonságai vannak az algoritmusnak?
● az eredeti probléma meghatározását követően, (nevezzük ezt a szomjúságnak és az éhségnek),meghatároztuk a végrehajtandó feladatokat: mely adatok előtt, milyen átalakítás áll. A kapott eredményeket, a tevékenység későbbi szakaszában felhasználtuk.
● megfogalmaztuk, az eltérő megoldású esetet is.
● elemi lépések: megadtuk ( a példa szerint most önmagunk számára) a műveletek sorrendjét úgy, hogy egyértelmű és világos legyen, az
összes esetre.
● nem tartalmazott véletlen választási lehetőséget (tehát determisztikus)
Érdekesség, hogy szinte gondolkodás nélkül képesek vagyunk jól véghezvinni ezt a feladat teljesítését. Ez alapján mondhatjuk, már be vagyunk programozva rá.
Viszont muszáj tovább tervezni, mert többféle lehetőség merülhet fel a megoldás alatt. Térjünk vissza, a példánkhoz: főzni szeretnénk, de amíg nincs otthon alapanyag, nagy esélyünk nincs a megvalósítására, tehát ki kell találni a tervezés során, hogy milyen más hozzávaló kell még, mi mire való lesz, illetve honnan szerezhetjük be azokat a főzés számára, mint szükséges elem.
Majd el kell végezni a lépéseket a célhoz, amelyek jelen esetünkben nem más, mint az étel elkészítése.
Lehet egyszerű és bonyolult is a feladatmegoldás, minden a körülményektől függ, de ami lényeges, hogy minden lépésnek legyen vége, végessége.
Ha tervszerűen végzünk el egy feladatot meghatározott, véges számú lépésben, és ezeket utasításokká formáljuk, azok összessége algoritmust eredményez.
Melyek az algoritmus elemei?
1. probléma meghatározása
2. tervezés
3. kezdőpont
4. végpont
Van néhány követelmény, amit muszáj betartani algoritmizálás közben.
Végesség
A feladat megoldásában mind a lépések számának, továbbá minden egyes lépésnek végesnek kell lennie!
Meghatározottság
Minden lépésnek egyértelműnek kell lennie, hogy ne lehessen félreérteni! Ehhez pontos definiálásra van szükség.
Elvégezhetőség
Fontos, hogy minden lépést valóban el lehessen végezni!
Az alapvető szerkezeti elemek így épülnek fel:
Szekvencia (egymásutániság): az utasítások egymás utáni végrehajtása
Szelekció (elágazás), többféle lehet:
● feltételes utasítás - egy műveletsort, csak egy feltétel teljesülésekor kell végrehajtani
● kétágú elágazás - egyiket csak akkor kell végrehajtani, ha a feltétel igaz, a másikat akkor, ha a feltétel hamis
● többágú elágazás - pl. ha egy kanál cukor van a teába, akkor nem iszom meg, ha 2 kanál van, akkor megiszom, ha több kanál cukrot tartalmaz, akkor kérek még belőle.
Iteráció (ismétlés): a felsorolt utasításokat egy megadott egy feltétel fennállásáig, vagy megadott számszor ismételjük (elnevezése: ciklusmag)
Ismétlés három típusa:
● elöltesztelő ciklus: a feltétel vizsgálata elöl van, csak akkor lesz végrehajtva, ha igaz pl.: amíg van vized, addig igyad!
● hátultesztelő ciklus: A feltétel vizsgálata a ciklusmag után van. Mindenképp végre fog hajtódni! pl: Addig énekelj, amíg nem fáj a torkod!
● számlálóciklus: ciklusmag végrehajtása, előre ismert mennyiségben: Ugrálj fél lábon, 10-szer!
Ezeket ábrázolhatjuk különböző leíró módszerekkel:
● folyamatábra
● stuktogram vagy
● mondatszerű leírás segítségével
Az algoritmusok a programok készítésében játszanak szerepet. Ennek legfőbb lépései:
1. specifikáció (a program, vagy program résszel szemben támasztott követelményeket írja le
2. algoritmizálás (tervezés)
Ez pontosan egy olyan téma, amit a végtelenségig ki lehet fejteni. Akit érdekel a programozás, a programozási nyelv, valamint az informatika, illetve tanulja, annak sokkal részletesebben kell megismernie a különböző folyamatokat, majd elsajátítani azokat. Ebbe mi most nem mennénk bele ennyire.
Algoritmussal
De amit még jó, ha tud az ember az:
Az algoritmus története.
Ugyan elég összetett, hiszen sok embernek a nevéhez fűződik valami előrelépés a témában. De a kezdeteket egy bagdadi perzsa-arab tudósnak köszönhetjük, aki elsősorban az algebra felfedezéséhez köthető. Ő pedig név szerint Muhammad ibn Músza al-Hvárizmi.
Megemlítenénk, hogy az első algoritmust egy félig megépített analitikus gépre, a Charles Babbage által készített analitikus számoló műhöz írta Ada Lovelace (Augusta Ada King angol grófnő, matematikus és írónő), 1842-ben.
1936-1937 is jelentős évszámok a témában, ekkor írt cikket Alan Turing a Turing-gép működéséről. Az információkezelés és feldolgozás kapcsán az automatikusan végrehajtható számítást modellezte.
Összegezve tehát, az algoritmusok meghatározott utasítások sorozatai. Ugyan jelen van a hétköznapi életben is, azonban a nem mechanikus gépeknél a programozásban van elengedhetetlen szerepe.
