Алгоритмические языки

Вопросы занятия:

·                   Способы записи алгоритмов;

·                   Алгоритмические языки;

·                   Служебные слова.

Алгоритмические языки – это формальные языки, специально разработанные для записи алгоритмов. Причём для каждого алгоритмического языка существуют свои особенности, это:

·                   Алфавит – или набор используемых символов

·                   Синтаксис – система правил, по которым из алфавита образуются правильные конструкции языка

·                   Семантика – система правил, строго определяющая смысл и способ употребления каждой конструкции языка

Существует огромное количество алгоритмических языков. В школьной информатике используются различные версии школьного (учебного) алгоритмического языка.

Рассмотрим некоторые слова из школьного алгоритмического языка. Причём необходимо запомнить, что смысл и способ употребления данных слов заданы раз и навсегда. Потому такие слова называют служебными.

Алгоритм, который записывается на алгоритмическом языке, должен иметь название.

Служебное слово алг указывает на название алгоритма;

После служебного слова дано записываются условия применимости алгоритма; после слова надо указывается цель выполнения алгоритма.

служебное слово нач указывает на начало алгоритма, здесь описывается последовательность команд;

служебным словом кон алгоритм заканчивается.

Для механической записи алгоритма все служебные слова нужно знать наизусть.

Рассмотрим правила оформления записей на алгоритмическом языке.

·                   Имя (название) алгоритма может быть любым.

·                   Служебные слова алг, нач и кон пишутся строго одно под другим, между словами нач и кон, правее пишется последовательность команд.

·                   Также при записи алгоритма служебные слова выделяют жирным шрифтом, а в тетради или на доске подчёркивают.

Если представить программу на школьном алгоритмическом языке в общем виде, то выглядеть она будет так:

Алг <название алгоритма>

      Дано <условия применимости>

      Надо  <цель выполнения>

Нач <описание величин>

     последовательность команд

Кон

Часть алгоритма, которая записана до служебного слова Нач называют заголовком алгоритма.

Вторую часть между служебными словами Нач и Кон называют телом алгоритма.

Рассмотрим пример. Пусть требуется перевести робота из клетки А в клетку Б.

При управлении «вручную» мы можем два раза скомандовать роботу «вправо» и один раз «вниз». Однако, если мы хотим, чтобы роботом управлял компьютер, мы должны записать эти команды в виде алгоритма на алгоритмическом языке:

Алг Ход конём

      Дано Робот в клетке А

      Надо  Робот в клетке Б

Нач

     Вправо

     Вправо

     Вниз

 Кон

Рассмотрим ошибки, которые могут допускаться при записи алгоритма на алгоритмическом языке.

Это могут быть синтаксические ошибки (например, вместо «вниз» написали «внис»);

Или ошибки-Отказы (например, при попытке выполнить команды «вниз», «вправо», «вправо» в текущей обстановке. Робот сталкивается со стеной и не может продолжить выполнение команд).

Правила алгоритмического языка разрешают записывать несколько команд через точку с запятой.

Рассмотрим следующий пример: Пусть требуется перевести робота из начала коридора в его конец.

Путь, который должен пройти Робот, можно разбить на пять одинаковых участков.

Команды прохождения каждого участка можно сгруппировать в одну строку – это сокращает запись и делает её более понятной:

Алг Коридор

      Дано Робот в начале коридора

      Надо  Робот в конце коридора

Нач

     вверх; вверх; вправо; вниз; вниз; вправо

     вверх; вверх; вправо; вниз; вниз; вправо

     вверх; вверх; вправо; вниз; вниз; вправо

     вверх; вверх; вправо; вниз; вниз; вправо

     вверх; вверх; вправо; вниз; вниз; вправо

Кон

При записи алгоритма на алгоритмическом языке служебные слова дано и надо не обязательны и их можно пропускать. В них рекомендуется записывать утверждения, описывающие состояние среды исполнителя алгоритма. Рассмотрим пример,

В наличии имеется 9 кг муки и чашечные весы с гирькой в 200 грамм. Необходимо в 3 приёма отвесить ровно 2 кг муки для приготовления пирога.

Алг Пирог

Нач

ставим на первую чашу весов гирю весом в 200 г

высыпаем всю муку из пакета на обе чаши весов, так чтобы весы уравновесились

муку из первой чаши разделим поровну между двумя чашами

ставим на первую чашу весов двухсотграммовую гирю

берём муку из первой чаши и высыпаем на вторую чашу

весов, до тех пор, пока весы не уравновесятся

Кон

В дальнейшем если мы будем говорить про алгоритмический язык, мы будем говорить именно о школьном алгоритмическом языке.

Рассмотрим систему программирования КуМир, версия два, один, ноль, в которой рассматривается школьный алгоритмический язык. КуМир расшифровывается как Комплект Учебных Миров.

Сразу после запуска появляется стартовая страница ‹‹Начало работы››, на которой отображаются ссылки для быстрого доступа к последним файлам, практикумам, книгам справочной системы, а также крупные кнопки, дублирующие некоторые пункты меню программы.

Для начала работы с системой, необходимо создать или загрузить существующую программу, либо открыть практикум.

Главное меню системы содержит 7 основных пунктов и некоторое количество пунктов, которые могут меняться в зависимости от поставки системы. Каждому из этих пунктов соответствует своё раскрывающееся меню.

Меню Программа содержит действия для работы с файлами Кумир-программ, которые имеют суффикс имени .kum.

Меню ‹‹Редактирование››

Редактор системы Кумир обеспечивает стандартные средства редактирования текстов: ввод символов в режиме вставки или замены, удаление символов, выделение / копирование / вставку / удаление фрагмента текста, отмену последних действий, поиск по тексту и т. д. Эти действия можно выполнять как в непосредственном режиме, так и с помощью меню Редактирование.

Меню Вставка содержит 2 группы действий:

Операции вставки конструкций используемого языка программирования

Операции выполнения записанных ранее последовательностей нажатий клавиш.

Элементами меню Выполнение являются действия по запуску и остановке выполнения текущей программы.

Меню Окна содержит действия отображения дополнительных окон системы ‹‹Кумир››, которые реализуются исполнителями.

Меню Практикум содержит следующие опции:

•        Загрузить курс – что значит загрузить файл описания курса или тетрадь.

•        Недавние тетради/курсы – открывает список недавно использовавшихся тетрадей/курсов.

•        Проверить – запускает проверку заданий.

•        Сохранить как … – сохраняет тетрадь.

•        Вернуться к исходной – возвращает всех исполнителей к исходным обстановкам. Все пользовательские изменения в файле программы также аннулируются.

•        Вернуться к проверенной – возвращает состояние исполнителей и файла программы к тому моменту, когда программа последний раз подавалась на проверку.

•        Следующая обстановка – загружает следующую обстановку из тех, на которых будет производиться проверка.

•        Предыдущая обстановка – загружает предыдущую обстановку из тех, на которых будет производиться проверка.

Различные исполнители системы Кумир могут иметь свои одноименные меню, которые располагаются в главном окне между меню Практикум и Информация. В данном случае открыто меню Робот.

Меню Инфо содержит элементы, вызов которых приводит к отображению информационных окон.

Сверху от редактора находится панель кнопок, которые дублируют часто используемые действия главного меню. При наведении курсора мыши на одну из этих кнопок, отображается всплывающая подсказка, содержащая название действия, и, при наличии – комбинацию клавиш, которая вызывает данное действие.

Итак, решим задачу в системе КуМир.

Исполнитель Робот существует в некоторой обстановке – прямоугольном поле, разбитом на клетки, между которыми могут стоять стены. Обстановка, в которой находится Робот, называется текущей обстановкой Робота. Кроме того, определена ещё одна обстановка Робота – стартовая обстановка. Стартовая обстановка используется при управлении Роботом из программы.

Робот может передвигаться по полю, закрашивать клетки, измерять температуру и радиацию. Робот не может проходить сквозь стены, но может проверять, есть ли рядом с ним стена. Робот не может выйти за пределы прямоугольника (по периметру стоит «забор»).

Система команд исполнителя «Робот» включает:

·                   5 команд, вызывающих действия Робота (влево, вправо, вверх, вниз, закрасить);

·                   10 команд проверки условий:

·                   8 команд вида [слева/ справа/ сверху/ снизу] [стена/ свободно],

·                   2 команды вида клетка [закрашена/ чистая];

·                   2 команды измерения (температура, радиация).

Командам влево, вправо, вверх, вниз, закрасить соответствуют алгоритмы-процедуры языка КуМир. Остальным командам соответствуют алгоритмы-функции.

Обратите внимание Заголовок алгоритма уже записан.

Итак, в строке дано записано, что робот находится в клетке А. Надо чтобы робот оказался в клетке Б и закрасил отмеченные клетки.

Обратите внимание, слева, снизу и сверху у робота находится стена, значит его передвижение влево, вниз и вверх невозможно. Между служебными словами нач и кон записываем команды вправо, вправо, вправо, вправо, теперь робот оказался в отмеченной клетке, которую нужно закрасить, записываем команду закрасить, далее вниз. Снова робот находится в клетке, которую нужно закрасить. Записываем команду закрасить. Далее записываем команды влево, влево, влево, влево. Робот пришёл в клетку Б. Конец алгоритма.

Пришло время подвести итоги урока.

Алгоритмические языки – формальные языки, специально разработанные для записи алгоритмов.

Причём для каждого алгоритмического языка существуют собственные особенности: Алфавит, Синтаксис, Семантика.

Слова из школьного алгоритмического языка, смысл и способ употребления которых задан раз и навсегда называют служебными.

Также на уроке мы составили алгоритм взвешивания муки для приготовления пирога.

И познакомились с системой программирования КуМир.