Разработка несложных алгоритмов с использованием циклов и ветвлений для управления формальными исполнителями

Научиться составлять алгоритмы с циклами и ветвлениями для управления формальными исполнителями, понимать их структуру и логику.

Умение создавать алгоритмы с циклами и ветвлениями — это основа программирования. Оно помогает автоматизировать повторяющиеся действия, принимать решения в зависимости от условий и управлять роботами или программами в реальной жизни, например, в системах умного дома или промышленных станках.

• Формальный исполнитель — это объект, который выполняет строго определённые команды, не задумываясь об их смысле.
• Алгоритм управления исполнителем — это конечная последовательность команд, приводящая к нужному результату.
• Цикл позволяет повторять группу команд несколько раз, что сокращает запись алгоритма.
• Ветвление позволяет выбрать один из двух вариантов действий в зависимости от выполнения условия.
• Для каждого исполнителя существует своя система команд, которую нельзя нарушать.
• Алгоритм должен быть понятен исполнителю и приводить к цели за конечное число шагов.
• Циклы и ветвления могут вкладываться друг в друга, образуя сложные алгоритмы.

Формальный исполнитель

Это исполнитель, который выполняет команды строго по инструкции, не понимая их смысла, например, робот или компьютерная программа.

Алгоритм

Это точное и понятное предписание, которое определяет последовательность действий для достижения цели.

Цикл

Это конструкция в алгоритме, которая позволяет повторять одну и ту же группу команд несколько раз, пока выполняется условие или заданное число раз.

Ветвление

Это конструкция в алгоритме, которая выбирает один из двух вариантов действий в зависимости от того, истинно или ложно некоторое условие.

Система команд исполнителя

Это полный перечень команд, которые данный исполнитель умеет выполнять.

Среда исполнителя

Это обстановка, в которой работает исполнитель, например, клетчатое поле для Робота или координатная плоскость для Чертёжника.

• Цикл с предусловием (например, «пока»): команды выполняются, пока условие истинно; если условие ложно сразу, команды не выполняются ни разу.
• Цикл с постусловием (например, «до») выполняется хотя бы один раз, так как условие проверяется после выполнения тела цикла.
• Цикл с параметром (например, «для i от 1 до N») выполняет тело цикла заданное число раз, изменяя переменную-счётчик.
• Ветвление в полной форме: если условие, то команды1, иначе команды2; в неполной форме: если условие, то команды1 (иначе ничего не делается).
• Условия в алгоритмах могут быть простыми (сравнение чисел, проверка цвета клетки) или составными (с использованием логических операций И, ИЛИ, НЕ).
• Для формальных исполнителей важно, чтобы алгоритм не зацикливался, то есть цикл должен когда-нибудь завершиться.

1. Пример 1случай

   Исполнитель Робот на клетчатом поле

   Пояснение

   • чтобы закрасить все клетки в ряд, можно использовать цикл «пока впереди не стена, закрасить и шагнуть вперёд»
2. Пример 2случай

   Исполнитель Чертёжник

   Пояснение

   • чтобы нарисовать квадрат, можно использовать цикл «повтори 4 раза: опусти перо, пройди 10 шагов, поверни на 90 градусов»
3. Пример 3случай

   В жизни

   Пояснение

   • автоматическая дверь в магазине использует ветвление — если датчик видит человека, то открыть дверь, иначе оставаться закрытой
4. Пример 4случай

   В игре

   Пояснение

   • персонаж движется по лабиринту, используя цикл «пока не достиг выхода, иди вперёд, если впереди стена, поверни направо»

• Слово «алгоритм» произошло от имени среднеазиатского учёного Аль-Хорезми, который описал правила выполнения арифметических действий.
• Роботы-пылесосы используют циклы и ветвления для навигации по комнате: они повторяют движения, пока не встретят препятствие, и принимают решения о повороте.
• В современных языках программирования циклы и ветвления — это основа любой программы, от игр до космических аппаратов.

• При работе с компьютерными исполнителями не требуется специальных мер безопасности, но важно соблюдать правила работы за компьютером: не трогать провода, не пить рядом с техникой, делать перерывы.

• Алгоритмы и исполнители (урок 19)
• Запись алгоритмов на языке программирования (урок 21)
• Вспомогательные алгоритмы (урок 22)