Описание в графической форме в виде блок-схемы.

Переход к более крупным единицам измерения

Ограничения на максимальную мощность алфавита не су­ществует, но есть алфавит, который можно считать доста­точным (на современном этапе) для работы с информацией, как для человека, так и для технических устройств. Он включает в себя: латинский алфавит, алфавит языка стра­ны, числа, спецсимволы — всего около 200 знаков. По при­веденной выше таблице можно сделать вывод, что 7 битов информации недостаточно, требуется 8 битов, чтобы закоди­ровать любой символ такого алфавита, 256 = 2⁸. 8 битов об­разуют 1 байт. То есть для кодирования символа компьютер­ного алфавита используется 1 байт. Укрупнение единиц из­мерения информации аналогично применяемому в физике — используют приставки «кило», «мега», «гига». При этом следует помнить, что основание не 10, а 2. 1 кило­байт (Кб) — это 2¹⁰ = 1024 байтов, 1 мегабайт (Мб) = = 2¹⁰ Кб = 2²⁰ байтов и т. д.

Умение оценивать количество информации в сообще­нии поможет определить скорость информационного пото­ка по каналам связи. Максимальную скорость передачи информации по каналу связи называют пропускной спо­собностью канала связи. Самым совершенным средством связи на сегодня являются оптические световоды. Инфор­мация передается в виде световых импульсов, посылае­мых лазерным излучателем. У этих средств связи высокая помехоустойчивость и пропускная способность более 100Мбит/с.

Понятие алгоритма: свойства алгоритмов, исполнители алгоритмов. Автоматическое исполнение алгоритма. Основные алгоритмические структуры.

Понятие алгоритма

Исторический обзор.Первым дошедшим до нас алгорит­мом в его интуитивном понимании — конечной последователъности элементарных действий, решающих поставлен­ную задачу, — считается предложенный Евклидом в III веке до нашей эры алгоритм нахождения наибольшего общего де­лителя двух чисел (алгоритм Евклида). Вплоть до начала XX века само слово «алгоритм» употреблялось в устойчивом сочетании «алгоритм Евклида». Для описания пошагового решения других математических задач использовалось сло­во «метод».

Слово «алгоритм», «algorithm» происходит от имени вы­дающегося ученого IX века Мухаммада ибн Муса ал-Хорез-ми (в переводе с арабского Мухаммад, сын Мусы из Хорез­ма). По латинскому переводу его труда (XII век) Западная Европа познакомилась с десятичной позиционной системой счисления и правилами (algorismi) выполнения в ней ариф­метических действий.

Формализация понятия алгоритма.Во всех сферах своей деятельности, в частности, в сфере обработки информации, человек сталкивается с различными методами решения за­дач. Они определяют порядок выполнения действий для по­лучения желаемого результата — мы можем трактовать это как первоначальное или интуитивное определение алгорит­ма.

Определение 1.Алгоритм — это заданное на некотором языке конечное предписание, задающее конечную последо­вательность выполнимых элементарных операций для ре­шения задачи, общее для класса возможных исходных дан­ных.

Варианты словесного определения алгоритма, принадле­жащие российским ученым-математикам А. Н. Колмогоро­ву и А. А. Маркову:

Определение 2 (Колмогоров).Алгоритм — это всякая система вычислений, выполняемых по строго определенным правилам, которая после какого-либо числа шагов заведомо приводит к решению поставленной задачи.

Определение 3 (Марков).Алгоритм — это точное пред­писание, определяющее вычислительный процесс, идущий от варьируемых исходных данных к искомому результату.

Свойства алгоритмов

• Дискретность.Алгоритм состоит из последовательных команд, только выполнив одну команду, исполнитель может приступить к выполнению следующей. То есть структура алгоритма является дискретной (прерыв­ной).

• Конечность.Алгоритм содержит конечное количество элементарных выполнимых предписаний, т. е. удовлет­воряет требованию конечности записи. Исполнитель алгоритма должен выполнять конечное количество ша­гов при решении задачи, т. е. алгоритм удовлетворяет требованию конечности действий.

• Точность (определенность).Каждая команда алгорит­ма должна определять однозначное действие исполни­теля. Этим свойством часто не обладают предписания и инструкции, которые составляются для людей.

• Понятность.Каждая команда алгоритма должна быть понятна исполнителю. Алгоритм не рассчитан на при­нятие самостоятельных решений исполнителем, не пре­дусмотренных составителем алгоритма.

• Универсальность (массовость).Алгоритм должен быть единым для всех допустимых исходных данных. Разра­ботка алгоритма — процесс творческий, но требующий значительных затрат времени и умственных усилий, поэтому желательно, чтобы он обеспечивал решение за­дач данного типа. Это свойство не является обязатель­ным; не менее важными являются алгоритмы уникаль­ные, разработанные для решения одной задачи.

Алгоритм предполагает наличие исполнителя— челове­ка или технического устройства (автомат, робот, компью­тер) со строго определенным набором возможных команд. Совокупность команд, которые могут быть выполнены ис­полнителем, называется системой команд исполнителя (СКИ).Исполнитель может исполнять команды из СКИ и ничего более.

Автоматическое исполнение алгоритма

Алгоритм позволяет формализовать выполнение процесса обработки исходных данных и получения результата. На этом основана работа программно управляемых исполните­лей-автоматов, например промышленных роботов. От испол­нителя не требуется понимания сущности алгоритма, он должен точно выполнять команды в заданной последова­тельности.

Примером исполнителя, автоматически выполняющего различные алгоритмы, является компьютер. Рассмотрим за­пись на жесткий диск компьютера телевизионной передачи с помощью ТВ-тюнера. Указав в расписании время начала и окончания записи, поставив «флажок» возле позиции «Вы­ключить компьютер после записи», пользователь может быть уверен, что передача будет записана и компьютер будет выключен. Всю заданную работу выполнит компьютер по разработанному ранее алгоритму, не внося никаких измене­ний (другая передача, другое время, невыключение компью­тера).

Способы описания алгоритмов

Словесное описаниеприменимо лишь для простейших алгоритмов. В случае, когда связи между действиями усложняются, высокая степень детализации приводит к гро­моздкому описанию.

Описание на алгоритмическом языке(псевдокоде) осу­ществляется с помощью слов естественного языка, но в спе­циальной форме, отображающей структуру алгоритма. Всё чаще словесное описание и запись на алгоритмическом язы­ке сводят к одному способу — словесному.

Описание в графической форме в виде блок-схемы.

Всхеме алгоритма каждому типу действий (ввод исходных данных, вычисление, проверка условия, управление цик­лом, вывод результатов, окончание) соответствует своя гео­метрическая фигура — блок. Блоки соединяются линиями со стрелками, указывающими последовательность действий. Форма блоков установлена ГОСТом. Внутри блока записыва­ется содержание соответствующего действия. Совокупность блоков образует блок-схему алгоритма. (В Microsoft Office можно использовать готовые шаблоны блоков.)

Основные блоки,используемые при графической форме записи алгоритмов: