Алгоритм және программалау

 

 

 

       Жоспары

1. Алгоритм және программалау
2. Алгоритм және оның негізгі қасиеттері.
3. Программалау тілдері
4. Пайдаланылған әдебиеттер

 

 

 

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     «Алгоритм» сөзі атақты араб математигі Әбу Жафар Мухаммед ибн Мұса әл-Хорезми есімінің латындық транскрипциясы болып табылады. Ол санаудың ондық санау жүйесінде көпорынды сандар мен арифметикалық амалдардың орындалу ережесін ұсынған. Бұл ережелер қосынды мен көбейтіндіні табуға арналған амалдарды орындауға қажетті тізбектен құрылған. Сол ереже осы күнге дейін қолданылып келеді.  
      Алгоритм  деп берілген есептің шығару жолын реттелген амалдар тізбегі түріне келтіруді айтамыз. Кез келген есептің шешу кезеңін қарапайым амалдар тізбегіне бөлектеуге болады. Алгоритмді компьютерде орындау үшін оны программа түрінде жазып шығу керек. 

     Жалпы Алгоритм деп алдын ала не істеу керек екені дәл көрсетілген есептеу процесін айтады. Есептеу процесі қандай болса да алғашқы мәндерден бастап, сол арқылы толық анықталған қорытынды шыққанша жүргізіледі. Алгоритм ұғымының алғышартына алгоритмдік процеспен қатар мүмкін болатын алғашқы деректер жиынтығының нұсқауы және қорытынды алуға байланысты жүргізілген процестің аяқталғандығын көрсететін ереже енеді. Белгілі бір бастапқы деректердің жиынына қолданылған Алгоритм тиянақты қорытындыға келмеуі немесе есептеу барысы аяқталмай тоқталуы мүмкін. Егер есептеу процесі белгілі бір қорытынды алумен аяқталса (не аяқталмай қалса), онда Алгоритм мүмкін болатын бастапқы деректерге қолданылады (не қолдануға болмайды) деп ұйғарылады.

Алгоритм — қазіргі математикада, оның ішінде электронды есептеуіш машинада қолданылатын негізгі ұғымдардың бірі. Белгілі бір теңдеу түбірінің жуық мәнін кез келген дәлдікпен табу оған арналған Алгоритммен есептеледі. Компьютердің кең қолданылуына байланысты Алгоритм жаңа мағынаға ие болды. Берілген есепті шешу барысында орындаушыға біртіндеп қандай әрекеттер жасау керектігін түсінікті әрі дәл көрсететін нұсқау да Алгоритм деп аталады. Алогритмді орындаушы — адам, ЭЕМ немесе робот. Әрбір нұсқау — бұйрық. Ал орындаушының жүзеге асыра алатын бұйрықтар жиыны бұйрықтар жүйесі деп аталады. Мысалы, у = (ax + b) (cx - d) функциясын есептеу ЭЕМ-да мынадай әрекеттерден құралады:

1. а-ны x-ке көбейту R1 деп,

2. оған b-ны қосу нәтижесі R2 деп,

3. с-ны х-ке көбейту R3 деп,

4. сх-тан d-ны алу R4 деп,

5. R2-ні R4-ке көбейту у деп белгіленеді.

Алгоритмнің бұйрықтары бірінен кейін бірі кезекпен орындалады. Бағдарлама Алгоритм тілінде жазу, бейнелеу мағынасын береді. Компьютерде Алгоритмнің сызықты, тармақты, циклді, логикалық,модельдік, параллельдік, тізбекті т.б. түрлері қолданылады.

 

 

  
 Программа деп машина тілі түсінетіндей, инструкциялар тізбегі түрінде жазылған алгоритмді айтамыз. Программа командалар тізбегінен тұрады. Командалар тізбегі орындалған кезде есептің нәтижесі шығады. Әрбір компьютер алдын-ала құрылған программа бойынша жұмыс жасайды.

 

 

 Алгоритм қасиеттері:

 

 

Алгоритмнің айқын, дәл өрнектелу қасиеті. Алгоритмде көрсетілген барлық әрекеттер анық, нақты және белгілі болу керек. Онда көрсетілген қадамдар ғана орындалуы керек.

1. Алгоритмнің дискреттік (үзіктілік) қасиеті. Үлкен алгоритмді кіші модульдерге бөлу мүмкіндігі болу керек. Бұл қасиет бойынша алгоритмді кіші бөліктерге бөліп, аралық нәтижені бақылауға мүмкіндік алуға болады. Алгоритмді 2-3 бөлікке бөліп, оның әрқайсына бөлек алгоритм құруға болады.

2. Алгоритмнің нәтижелілік қасиеті. Кез келген алгоритм белгілі бір нәтижеге әкелуі қажет. Белгілі бір уақыт аралығында белгілі бір қадам орындалған соң біз бір нәтиже алуымыз керек.

 

 

3. Алгоритмнің жалпылық немесе ортақтық қасиеті. Алгоритм тек бір ғана есепке емес, бір типті есептерге жалпы болуы керек. Мұндай қасиет жалпылық қасиет деп аталады. Мысалы, квадрат теңдеудің түбірлерін табатын алгоритм тек қана бір есепке емес, барлық квадрат теңдеу есептеріне арналған болуы керек.

 

Алгоритмді жазу тәсілдері.

Алгоритмді компьютерде орындау үшін оны белгілі бір заңдылықтарға сәйкес өңдеу керек. Алгоритмді жазудың бірнеше тәсілдері бар:

1. Табиғи тілде
2. Арнайы түйінді сөздер – терминдер, псевдокодтар арқылы жазу. Яғни, қарапайым алгоритмдік тілдер қолдану.
3. Блок-схема түрінде графикалық кескіндеу.
4. Программалау тілінде жазу.

       Осының ішінде алгоритмді блок-схема түрінде жазу және одан кейін оны программалау тіліне аудару кеңінен қолданылады.  
       Алгоритмді графикалық кескін түрінде жазу – кеңінен қолданылатын тәсіл. Алгоритм схемасын блок-схема деп атайды.

 

 

 

 
 

Атауы Блок-схема түрі Негізгі әрекеттері Процесс Математикалық өрнектерді есептеу Таңдау Шартқа сәйкес есептеу жолын таңдау Модификация Циклдің басы (қайталау) Енгізу және шығару Берілгендерді енгізу және шығару Басы, соңы Алгоритмнің басы және соңы Қосалқы программа Қосалқы программа шақыру

 

 

   Бағдарламаны жасау алдында көбінесе сөздік-формулалық және блок-схемалық әдістер қолданылады. Кейде ассемблер сияқты төменгі деңгейдегі тілдерде бағдарламаны жасау алдында, бағдарлама алгоритмін кейбір жоғарғы деңгейдегі бағдарламалау тілінің конструкцияларын қолдана отырып жазады. Күрделі бағдарламалық жүйелер алгоритмдерінің бағдарламалық сипаттамаларын қолдану ыңғайлы. Мысалы, ОЖ жұмыс істеу принциптерін сипаттау үшін Алголға ұқсас жоғарғы деңгейдегі бағдарламалау тілі қолданылды

Сөздік-формулалық әдісте алгоритм әрекеттер тізбегін анықтайтын, құрамында формулалары бар мәтіндік түрде жазылады. Мысалы, келесі өрнектің мәнін анықтау қажет болсын: у=2а-(х+6).Сөздік-формулалық әдістпен бұл есептің алгоритмі келесі түрде жазылуы мүмкін:

1. а және х мәндерін енгізіңіз.

2. х және 6-ны қосу.

3. а на 2-ге көбейту.

4. 2а –дан (х+6) қосындысын азайту.

5. Өрнектің есептелген нәтижесі ретінде у-ті шығару.

Блок-схемада бағдарламадағы барлық тармақтар, циклдар және ішкі бағдарламалар болуы қажет.

 

       Программалау тілдері

Алгоритмді компьютерге  программалау тілдері түсінікті етіп көрсете алады. Алдымен әрқашан да алгоритм әрекеті әзірленеді, сонан кейін ол мұндай тәсілдердің бірінде жазылады. Жалпы қорытындысында программа мәтіні — толықтай аяқталған, алгоритмді программалау тілінде бүге-шігесіне дейін сипаттаған күйінде пайда болады. Содан соң программаның бұл мәтіні транслятор деп аталатын арнайы қызмет қолданбаларымен өңдеуден өтеді немесе машина кодына аударылады, не болмаса орындалады.

Программалау тілдері – жасанды тілдер. Олардың табиғи тілдерден айрмашылығы – мағынасы трансляторға түсінікті болатын әрі жазу командасының (операторлардың) қатаң ережесіне бағынатын «сөздері» шектеулі болады. Мұндай талаптардың жиынтығы программалау тілінің синтаксисін қалыптастырады, ал әрбір команданың және тілдің басқа да конструкциясы (құрылымы) — оның семантикасын қалыптастырады. Программаларды жазудың формасы бұзылатын болса, бұл транслятордың оператор міндетін түсінбей қалуына әкеп соғады және синтаксистік қате туралы хабарлайды, ал команда тілін пайдалануға қажетті алгоритмге жауап бере алмайтын дұрыс жазу семантикалық қателікке (оны логикалық қателік немесе орындау уақытындағы қателік деп те атайды) ұрындырады.

Программалау тілінің көмегімен дайын программа емес, оның бұрын әзірленген алгоритмді суреттейтін мәтіні ғана жасалады. Жұмыс істейтін программаға қол жеткізу үшін бұл мәтінді автоматты түрде машина кодына ауыстыру керек (бұл үшін компилятор — программасы пайдаланылады), содан соң оны бастапқы мәтіннен бөлек пайдалану қажет немесе программа мәтінінде көрсетілген тіл командасын бірден орындау керек (мұнымен интерпретатор – программасы айналысады).

Процессорлардың әр тұрпаты әр түрлі теру командасына ие. Егер программалау тілі процессорлардың нақты тұрпатына бағдарланып, оның ерекшеліктерін ескеретін болса, онда ол деңгейі төмен программалау тілі деп аталады. Бұл жағдайда «деңгейі төменнің» мағынасы «нашар» деген ұғымды білдірмейді. Бұл арада – тіл операторының машина кодына жақындығы және процессордың нақты командасына бағдарланғаны жөнінде сөз болып отыр. Ең төменгі деңгейдегі тілге Ассемблер тілі жатады. Ол машина кодының әрбір командасын сан түрінде емес, мнемоника деп аталатын символдық шартты белгілердің көмегімен жай ғана көрсетеді.

Алғашқы буындағы ЭЕМ-ның программасын жасау сандардың көмегімен ЭЕМ әрекеттерін кодтау ережелерінің жиынтығын білдіретін машина тілінде ғана жүзеге асырылды. Барлық ЭЕМ-ға жазуды қысқарту үшін әдетте сегіздік және он алтылық есептеу жүйелерінің орнын алмастыратын, қос есептеу жүйесі ғана «түсінікті».

Машина тілімен салыстырғанда символикалық кодтаудың машиналық-бағдарланған тілдері ең жоғары деңгейге ие. Символикалық кодтау тілдерін жасаудың негізгі принципі машина кодын олардың қаріптік белгілеуімен (буквенные обозначеиия) ауыстыру, сондай-ақ жадында сақтауды және қателіктер диагностикасын бөлу процесін автоматтандыру болып табылады. Мұндай машиналық-бағдарланған тіл Ассемблер тілі деген атауға ие болды.

Windows 9.х (Windows 95, Windows 98) – бұл  графикалық интерфейсті дербес  компьютердің танымал операциялық  жүйесі, алдындағы нұсқалардан айырмашылығы  – Windows 3.1 және Windows for Workgroups 3.11 программалық  қоршамдары өз құрамында DOS 7.0 операциялық  жүйені қамтиды әрі 32-разрядты  операңиялық жүйенің жаңа буынына  жатады. Ол осы заманғы дербес  компьютердің әлеуетін (потенциалын) әлдеқайда толық пайдалануға  мүмкіндік береді және Windows-тың  осы нұсқасындағы көптеген операциялар  оңай әрі жылдам орындалады. Windows 9.х – жақсы қорғалған, көп есепті  ОЖ, ол мультимедия жүйесіндегі  және информациялық-есептеу желілеріндегі (оның ішінде Иктернеттегі) жұмыстың тиімділігін, электрондық поштамен жұмыс істеуді қамтамасыз етеді.

Windows 9.х-тың графикалық  ортасында жұмыс істегенде файлдардын  ұзынсонар (длинные) информативтік  атауларын пайдалануға, тіпті ондағы  бос орындарды да назарға алмауға (допускаются даже пробелы), кез  келген объектіні экранның кез  келген жерінен ауыстыруға әрі  экранның кез келген жерінен  контекстік мәзірді (контексное  меню) шақырып, контекстік көмекке  жүгінуге болады.

ОЖ-дың бірінші нұсқасы Windows NТ нарықта алғаш рет 1993 жылы пайда болды, қазіргі уақытта оның 3.5 және 4.0 нұсқалары әр түрлі ұйымдар, банктер, өнеркәсіптік және жекелеген пайдаланушылар кеңінен қолданылып жүр.

Windows 2000 – көптеген сервистік  пайдалану мүмкіндіктері кеңейтілсе  де, пайдалануда үлкен қиындықтары  бар Windows NТ және Windows 9.х екеуінің  мүмкіндіктерін біріктірген операциялық  жүйе. Windows 2000 негізінде оңтайландырылған  нұсқа ретінде Windows МЕ – Windows 9.х.-ны  дамытушы болып табылатын ОЖ  нұсқасы жасалды. Windows ОЖ-дың жаңа  – 2002 жылғы нұсқасы – Windows ХР жасалды. Windows ХР Windows 2000-да пайдаланылған  технологиялардың негізінде әзірленді. Ол үйдегі және кеңседегі компьютерде  жұмыс істеуге қолайлы әрі  оны пайдаланушылардың саны күннен  күнге артып келеді. Windows ХР жүйелік  ресурстарға қоятын талабы жоғары (оперативті есте сақтау 128 Мб-тан  және қатқыл дискідегі кеңістік 2 ГБ-тан кем болмауы керек).

ІВМ РС-тың графикалық операциялық жүйесімен жұмыс істеу Microsoft компаниясында 1981 жылы бсталған болатын, алайда мұндай жүйе алғаш рет 1995 жылы Microsoft Windows 95 пайда болғанға дейін ІВМ РО компьютерлері MS DOS графикалық жүйесімен жұмыс істеген жоқ болатын, бірақ ол үшін жұмысшы тобына арналған Windows 1.0, Windows 2.0, Windows 3.0, Windows 3.1, Windows 3-11 секілді бірнеше графикалық қоршамдар жасалды.

Мәтіндік экранмен жұмыс істеу ұзақ уақыт бойы қызметтік мақсаттарға өте қолайлы болып келеді. Көптеген кәсіпорындар мен ұйымдарда графикамен жұмыс істеуге деген қажеттілік бола қойған жоқ, егер мұндай қажеттілік пайда бола қалған күннің өзінде Microsoft компьютерлері пайдаланылды. Алайда ІВМ РС-ты үй компьютері ретінде пайдалану туралы мәселе көтерілгенде информацияны экраннан көрнекті етіп көрсететін әрі тышқан-тетіктің көмегімен басқаруға болатын графикалық операциялық жүйеге деген қажеттілік (зәрулік) өткір сезілді.

ІВМ РС компьютерлерінің бір ерекшелігі – онда экранмен жұмыс істеуде мәтіндік және графикалық жұмыс режимдері бөлек болады. Компьютер не осы режимге, не басқа режимге қосылады. Мәселен, экранның бір бөлігін текстік режимде, ал тағы бір бөлігін графикалық режимде етіп жасауға болмайды. Бұл режимдер бір-бірімен қатар тұра алмайды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Пайдаланылған әдебиеттер: