Понятия алгоритма, исполнителя алгоритма и алгоритмического языка

Построение информационной модели представляет собой первый, но не единственный этап изучения или использования в практических целях рассматриваемого объекта, явления. После построения информационной или математической модели[4] почти всегда приходится выполнять соответствующую модели обработку конкретной информации (данных).

Осознанная обработка информации долгое время происходила в основном в мозгу человека или же применялись достаточно простые приспособления – пальцы на руках, камешки, счеты, арифмометры, логарифмические линейки и т.д. Однако схему обработки информации, последовательность действий, которые необходимо выполнить, человек либо запоминал, либо записывал на бумаге для долговременного хранения или для передачи в другие руки.

Последовательность действий, которую необходимо выполнить над исходными данными, чтобы достичь поставленной цели, принято называть алгоритмом.

Приведенная трактовка понятия алгоритма является объяснением на уровне бытового использования термина.

Возникновение термина «алгоритм» связывают с именем великого узбекского математика IX века Аль Хорезми, который дал определение правил выполнения основных арифметических операций. В европейских странах его имя трансформировалось в слово «алгорифм», а затем уже в «алгоритм». Имеется несколько в общем сходных объяснений понятия алгоритм, которые акцентируют внимание на различных аспектах этого понятия. Для большей полноты восприятия понятия «алгоритм» приведем еще несколько часто используемых его объяснений.

Под алгоритмом понимается строгая, конечная система правил, инструкций для исполнителя, определяющая некоторую последовательность действий и после конечного числа шагов приводящая к достижению поставленной цели.

Алгоритм – это точное предписание, которое определяет процесс, ведущий от исходных данных к требуемому конечному результату.

Алгоритм есть описание способа решения задачи, достижения цели, а собственно решение задачи или выполнение действий по данному способу является исполнением алгоритма.

За основу примем следующую трактовку понятия «алгоритм»:

Алгоритм – это система точных и полных предписаний о содержании и последовательности выполнения конечного числа действий, необходимых для решения любой задачи данного типа.

Алгоритм обладает следующими основными свойствами:

· дискретность,

· результативность,

· массовость,

· определенность (однозначность),

· понятность.

Дискретность алгоритма заключается в том, что алгоритм разбивается на конечное число действий-шагов (предписаний, команд, операций), которые могут быть пронумерованы. Причем только после выполнения одного шага можно перейти к выполнению другого.

Результативность алгоритма означает, что при всех начальных условиях число шагов алгоритма конечно, и он приводит к решению задачи.

Массовость алгоритма предполагает, что по данному алгоритму может быть решен целый ряд типовых задач, они отличаются лишь различными начальными условиями.

Определенность алгоритма заключается в том, что при многократном решении одной и той же задачи с одинаковыми начальными условиями всегда получается один и тот же результат (независимо от исполнителя и применяемых технических средств).

Понятность означает, что алгоритм понятен исполнителю.

Конкретизируя трактовку понятия «алгоритм» по отношению к задачам реализации информационных технологий и лингвистическим задачам, можно сказать, что алгоритм – это решение задачи из предметной области в виде последовательности взаимосвязанных процедур и операций, удовлетворяющей свойствам дискретности, понятности, определенности, массовости и результативности.

Между задачей и ее алгоритмом соответствие неоднозначное. Очень мало задач имеют только один алгоритм решения. Например, задача реферирования текста имеет несколько алгоритмов решения. В то же время есть задачи, алгоритм решения которых до сих пор неизвестен. Нет точных предписаний для человека, как писать стихи, повесть или научную статью, переводить текст с одного языка на другой и т.д.

Рассмотрим понятие «исполнитель алгоритма».

Алгоритм всегда рассчитан на конкретного исполнителя. Исполнять алгоритмы может не только человек. Животные, насекомые и растения в процессе своей жизнедеятельности выполняют определенные алгоритмы. Поручить исполнение алгоритма можно механизмам и устройствам, например, компьютеру.

Компьютер «понимает» только алгоритмы, которые заданы в виде двоичных машинных кодов. Однако этот «естественный» для компьютеров, обладающий всеми необходимыми свойствами способ задания алгоритмов, очень сложен для использования человеком. Поэтому в информатике применяется ряд специальных способов, языков задания, записи алгоритмов, которые, во-первых, призваны обеспечить соответствие алгоритма всем необходимым требованиям, а во-вторых, приспособлены для их использования как человеком, так и – после специальной обработки – компьютером. Такие искусственные языки, использующиеся для записи алгоритмов и обеспечивающие им наличие всех необходимых свойств, называются алгоритмическими языками.

Существует очень большое число различных по своим возможностям и классам решаемых задач алгоритмических языков. В частности, можно назвать такие популярные языки, как Паскаль, Си, Ява.

Алгоритм, записанный в специальной, «понятной» компьютеру форме, принято называть программой, а обрабатываемую по этой программе информацию, также записанную в «понятной» компьютеру форме, принято называть данными.