Lekce 01 Úvod do algoritmizace

Transkript

1 Počítačové laboratoře bez tajemství aneb naučme se učit algoritmizaci a programování s využitím robotů Lekce 01 Úvod do algoritmizace Tento projekt CZ.1.07/1.3.12/ je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

2 Vysvětlení základních pojmů Zápis algoritmu pomocí vývojových diagramů Základní stavební prvky algoritmu Posloupnost Větvení Cyklus CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 2

3 Algoritmus je postup (posloupnost operací) vedoucí k řešení dané úlohy Algoritmus je vyčerpávající předpis všechny možnosti, které mohou při řešení úlohy nastat, musí být do algoritmu zařazeny Základní vlastnosti: Determinovanost pro každý krok je jednoznačně určen krok, kterým se bude pokračovat Konečnost každý výpočet při zadání přípustných vstupních údajů za konečnou dobu skončí a dá požadované výsledky Hromadnost algoritmus řeší celou třída konkrétních úloh vzájemně se lišících vstupními údaji CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 3

4 Existuje více způsobů Slovní popis Pro exaktní popis je příliš komplikovaný Závislý na jazyce a způsobu vyjadřování autora Grafický zápis pomocí vývojového diagramu Přehledný a jednoznačný zápis algoritmu Odstraňuje nevýhody slovního popisu algoritmu Základní značky pro zápis algoritmu (stará norma ČSN ) CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 4

5 MS Word Project Draw (knihovna Flowchart) CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 5

6 Smart Draw CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 6

7 Operační blok Rozhodovací blok Vstupní a výstupní blok Konkrétní specifikace V/V: tisk, vstup z klávesnice, zobrazení na obrazovce Mezní značka CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 7

8 Start algoritmu SLOVNÍ POPIS Přijíždí auto zleva? NE Přijíždí auto zprava? NE Přejdi do poloviny cesty ANO ANO 1. Pokud je cesta volná zleva, pokračuj bodem 2, jinak se vrať k bodu Pokud je cesta volná zprava, přejdi do poloviny cesty a pokračuj bodem 3, jinak se vrať k bodu Zkontroluj, zda je stále volná cesta zprava. Pokud ano, pokračuj bodem 4, jinak opakuj bod Přejdi na druhou stranu. JINÝ SLOVNÍ POPIS Přijíždí auto zprava? NE Dokonči přecházení cesty ANO 1. Dokud přijíždějí auta zleva čekej, jinak pokračuj bodem Pokud přijíždějí auta zprava, vrať se na bod 1, jinak přejdi do poloviny cesty. 3 Dokud přijíždějí auta zprava, tak čekej, jinak dokonči přecházení. Konec CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 8

9 Obecně lze zapisovat jakýkoliv pokyn bez vazby na nějaký programovací jazyk Příklad: Uvař čaj, vezmi pero, otoč se doprava o 90 Sečti čísla x a y Vypiš druhou mocninu čísla R Problém může nastat ve fázi přepisu do programovacího jazyka CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 9

10 Vyjadřují posloupnost vykonávání příkazů Značí se orientovanými úsečkami Pokud není naznačen směr, je implicitní směr shora dolů nebo zleva doprava. Obecně vstupů do bloku může být více, výstup jen jeden (mimo blok větvení). Doporučení je jen jeden vstup Rozvětvení je povoleno jen v bloku větvení. CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 10

11 Jeden začátek, jeden konec algoritmu Strukturované programování používání standardních konstrukcí, které odpovídají řídícím strukturám v běžných programovacích jazycích (viz dále) CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 11

12 CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 12

13 CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 13

14 Proměnná je místo pro uložení hodnoty Identifikátor proměnné představuje pojmenování (pravidla pro identifikátory jsou závislá na jazyce) Typ proměnné specifikuje, jakou hodnotu lze uložit (typ, rozsah, přesnost) Běžně se rozlišují Jednoduché proměnné pro celé číslo, reálné číslo, znak, textový řetězec a logickou hodnotu Strukturované proměnné pro uložení více hodnot (např. pole čísel, záznam pro uschování souvisejících hodnot), přístup pomocí indexů, přístup k jednotlivým položkám CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 14

15 Lze zapisovat obecně Příklad: Do proměnné A ulož součet hodnot X a Y Do proměnné A ulož hodnotu zadanou z klávesnice Vypiš obsah proměnné A na obrazovku Nebo matematickým zápisem (operace přiřazení je různá v jednotlivých jazycích) či nějakým srozumitelným pseudojazykem Příklad: A = X + Y X = X + 1 A X + Y TISK A CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 15

16 Výraz je posloupnost symbolů, konstant a proměnných, která má nějakou hodnotu. Příklad: 10 X + 3 A > B Počet stran Jméno knihy Podmínka je výraz, na základě kterého můžeme rozhodovat, tj. výraz jehož výsledná hodnota je logického typu (ano-ne, pravda-nepravda) Příklad: Svítí slunce A > B CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 16

17 Příkaz 1 Příkaz 2 Příkaz n CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 17

18 Výpočet přepony Načti strany trojúhelníku a,b c a 2 b 2 Vypiš c Konec CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 18

19 Algoritmus na uvaření čaje Napsání dopisu Součet dvou čísel Výpočet obsahu a obvodu kruhu Nakreslení čtverce o zadané straně Většinu reálných úloh pouze s využitím posloupnosti nelze řešit Dělení dvou čísel, uvaření čaje s možností volby druhu čaje, množství cukru, výpočet směrnice úsečky CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 19

20 Podmínka ANO NE Podmínka ANO NE Příkaz Příkaz 2 Příkaz 1 CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 20

21 Výpočet přepony Načti a, b NE a>b ANO max = b max = a Vypiš max Konec CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 21

22 Uvaření kávy s možností s cukrem, s mlékem Porovnání dvou čísel (větší, menší, rovnost) Maximum tří čísel Porovnání tří čísel Dělení dvou čísel Směrnice přímky, zadané dvěma body Určení, zda čísla a, b, c mohou být stranami trojúhelníka. Pokud ano, zda je pravoúhlý. CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 22

23 Modifikujte na kompletní variantu (komplexní kořeny, a=0, případně a i b = 0)? CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 23

24 Podmínka V1 V2 V3 V4 V5 Příkaz 2 Příkaz 2 Příkaz 3 Příkaz 4 Příkaz 5 CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 24

25 CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 25

26 CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 26

27 opakuj pro i=1..5 Podmínka NE ANO Příkaz Příkaz Příkaz NE Podmínka i ANO CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 27

28 Cyklus, kde je dopředu znám počet opakování CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 28

29 Cyklus, kde neznám počet opakování Cyklus má ukončovací podmínku CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 29

30 Největší společný dělitel dvou čísel Výpočet faktoriálu přirozeného čísla Průměr zadávaných známek Nakreslení pravidelného n-úhelníku Určení, zda je číslo prvočíslem Přihlášení do sítě (zadání jména a hesla) Zdání PIN při platbě kartou (max. dva neúspěšné pokusy) Převod čísla z desítkové do dvojkové soustavy CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 30

31 Napište algoritmus pro zjednodušenou hru NIM Odebírání zápalek pouze z jedné hromádky Začíná se s počtem N zápalek Střídají se dva hráči Každý odebere 1, 2 nebo 3 zápalky Kdo odebere poslední, prohrál Jednoduchá varianta pouze požadavek na funkčnost Složitější varianta s inteligencí vítězná strategie Originální varianta využívá 3 hromádky CZ.1.07/1.3.12/ VPSS_L1 (verze 01.2/2012) - Úvod do algoritmizace 31