Выполнение алгоритмов

Научиться понимать, как именно и в каком порядке выполняются команды алгоритма, и от чего зависит результат.

Понимание процесса выполнения алгоритмов — основа программирования. Это помогает предсказывать, что сделает программа, находить ошибки в логике и понимать, как работают любые автоматические устройства — от стиральной машины до космического корабля.

• Алгоритм — это не действие, а предписание, которое существует до начала работы. Выполнение — это процесс превращения этого предписания в реальные шаги.
• Исполнитель может быть человеком, автоматом или компьютером, но он всегда действует строго по командам, не внося ничего от себя.
• Формальное исполнение означает, что исполнитель не вникает в смысл задачи, а просто выполняет команды по порядку.
• Набор команд, которые понимает конкретный исполнитель, называется его системой команд (СКИ). Исполнитель не может выполнить команду, которой нет в его СКИ.
• Результат выполнения алгоритма зависит не только от самих команд, но и от исходных данных и от того, насколько точно они соответствуют ожиданиям алгоритма.
• Если команда не может быть выполнена (например, деление на ноль), исполнитель останавливается и сообщает об отказе.

Исполнитель алгоритма

Объект (человек, животное, техническое устройство), который умеет понимать и выполнять команды, из которых состоит алгоритм.

Система команд исполнителя (СКИ)

Полный перечень команд, которые данный конкретный исполнитель понимает и может выполнить. Это его «словарный запас».

Формальное исполнение

Выполнение команды строго по инструкции, без размышлений, догадок и изменения порядка действий. Исполнитель не спрашивает «зачем?», он просто делает.

Трассировка

Пошаговая запись выполнения алгоритма: мы фиксируем, какая команда выполняется и какие значения принимают переменные на каждом шаге.

Отказ исполнителя

Ситуация, когда исполнитель не может выполнить очередную команду (например, из-за неверных данных) и вынужден остановить работу.

• Команды алгоритма выполняются строго в том порядке, в котором они записаны, если нет специальных управляющих конструкций (ветвлений, циклов).
• Один и тот же алгоритм может быть выполнен разными исполнителями, если команды входят в их СКИ. Например, алгоритм «перейти дорогу» понятен и человеку, и роботу, но команды у них будут разные.
• При формальном исполнении исполнитель не изменяет команды и не может «исправить» алгоритм, даже если видит, что он ведёт к ошибке.
• Для отслеживания правильности алгоритма используется трассировочная таблица, в которой столбцы — переменные, а строки — шаги выполнения.
• Алгоритм считается выполненным корректно, если после завершения всех команд получен ожидаемый результат для всех допустимых исходных данных.
• Если исходные данные не соответствуют условиям задачи (например, вместо числа введён текст), исполнитель может выдать ошибку или выполнить алгоритм неверно.

1. Пример 1случай

   Алгоритм «Приготовь бутерброд»

   Пояснение

   • 1) Возьми хлеб. 2) Намажь маслом. 3) Положи сыр
   • Если выполнять команды в другом порядке, результат будет другим — это показывает важность порядка выполнения
2. Пример 2случай

   Робот-пылесос выполняет алгоритм уборки

   Пояснение

   • он движется по командам датчиков, но если на пути встретится препятствие, которого нет в его «СКИ» (например, лужа), он просто остановится или поедет дальше, не понимая, что делать
3. Пример 3случай
   • Калькулятор выполняет алгоритм вычисления по нажатой кнопке: он строго следует заложенной в него программе, не задумываясь о том, правильно ли вы ввели данные
4. Пример 4случай

   Школьник, решающий задачу по математике по алгоритму из учебника,

   Пояснение

   • тоже исполнитель
   • Если он пропустит шаг, ответ будет неверным, даже если он «догадывался», как надо

• Исполнителем алгоритма может быть даже живой организм: например, собака, выполняющая команды «сидеть» и «лежать», действует по заложенному в неё дрессировщиком алгоритму.
• В старинных механических часах «исполнителем» является система шестерёнок: они «выполняют» алгоритм отсчёта времени, заложенный конструктором.
• Термин «трассировка» пришёл из английского языка (trace — след): мы буквально идём по следу выполнения программы, шаг за шагом.

• При работе с компьютером не пытайтесь «угадать» результат выполнения программы — лучше мысленно или на бумаге пройти все шаги алгоритма.
• Если программа выдаёт ошибку, не паникуйте: это отказ исполнителя, который сообщает, что команда не может быть выполнена. Прочитайте сообщение об ошибке — в нём часто указана причина.

• Алгоритмы и исполнители (урок 20)
• Способы записи алгоритмов (урок 22)
• Объекты алгоритмов (урок 23)
• Основные алгоритмические конструкции (уроки 24–26)