Алгоритми 7 клас

Зміст

1.Базові алгоритмічні структури………………………  3

1.1Алгоритм і його структура…………………………………………….  3

1.2Типи алгоритмів…………………………………………………………. 5

2.Алгоритми із повторенням……………………………. 7

2.1Поняття циклу.Цикл з лічильником…………………………………..7

2.2Цикли з умовами…………………………………………………………..9

3.Висловлювання…………………………………………..11

4.Алгоритми з розгалуженням………………………….13

4.1Алгоритми з розгалуженням у скороченій формі………………….13

4.2Алгоритми з повним розгалуженням………………………………….15

5.Складання та виконання алгоритмів з повторенням та розгалуженням……………………………………………….17

6.Практичні завдання………………………………………19

Базові алгоритмічні структури

Алгоритм і його структура

  У повсякденному житті людина постійно вирішує якісь завдання або розв’язує задачі, що вимагають виконання певної послідовності дій. Такі послідовності дій прийнято називати алгоритмом. Отже, алгоритм — це опис послідовності дій. виконання яких призводить до вирішення поставленого завдання за скінченну кількість кроків. Об’єкт, що здатний виконати команди алгоритму, називають виконавцем алгоритму.

 Алгоритми можуть бути подані в різних формах: у текстовій формі запису, у вигляді блок-схеми (графічній), мовою програмування тощо.

Для позначення кроків алгоритму у вигляді блок-схем використовують такі основні геометричні фігури:рис.1.

Найбільш вражаючим прикладом виконавця алгоритмів є комп’ютер. Комп’ютер обробляв текстову, числову та графічну інформацію, керує роботою інших з’єднаних з ним пристроїв. Свого часу, аби мати змогу передати команди обчислювальним машинам, люди змушені були придумати системи знаків, які були б зрозумілі для них. Так виникли мови програмування.

Отже, мова програмування — це зрозуміла для комп’ютера система знаків. А комп’ютерна програма — це алгоритм записаний спеціальною мовою і призначений для виконання комп’ютером.

Скрипт (від англ. script — сценарій) — набір команд, що має виконати виконавець.

Мова програмування — це зрозуміла для комп’ютера система знаків, призначена для опису алгоритмів і структури даних.

Типи алгоритмів

  Команди в алгоритмах записують одна за одною в певному порядку, а от виконуються вони не завжди в такій послідовності. Залежно від порядку виконання команд алгоритми поділяють на три типи:

   •лінійні алгоритми (слідування);

   • алгоритми з розгалуженням;

   • алгоритми з повторенням.

Базові конструкції дивись на рис.2

Алгоритм, у якому команди виконуються послідовно одна за одною від початку до кінця, називають лінійним або слідування. Наприклад, перехід вулиці, обчислення суми чисел, саджання дерева тощо.

Але в житті так буває не завжди. Часом обставини змушують нас робити вибір. Якщо йде дощ, ми беремо парасольку і одягаємо плащ, якщо на вулиці сухо і тепло, вдягаємось легше. Трапляються і більш складні умови вибору. Від обраної дії може навіть залежати подальша доля людини.

Вибір однієї з двох послідовностей дій залежно від виконання або невиконання деякої умови називають розгалуженням.

У побуті люди зазвичай повторюють ті самі дії. Ви щодня ходите до школи, по кілька разів переглядаєте улюблений фільм, виконуєте домашню роботу, відвідуєте гуртки. Ви часто розв’язуєте задачі, в яких одну чи кілька діл слід повторювати, дотримуючись певної умови.

Багаторазове виконання тієї самої послідовності команд доти, доки виконується визначена наперед умова, називають циклам (повторенням). Алгоритм, що містить цикли, називають циклічним алгоритмом або алгоритмом з повторенням.

Алгоритми із повторенням

Поняття циклу.Цикл з лічильником.

  Іноді навіть дуже прості обчислення можуть завести людину в глухий кут, коли певні операції потрібно повторювати тисячі разів, а коли мільйони разів — то й тим паче.

Однією з властивостей комп’ютера є його здатність багато разів виконувати ті самі дії. 3 повторюваними обчисленнями програмісти стикаються повсякчас. У програмуванні багаторазове повторення певної послідовності дій називають циклом. Послідовність команд, які повторюються під час виконання оператора циклу, наливають тілом циклу.

Часто в програмах, створених у середовищі Scratch, використовують безумовні цикли, вихід з яких не передбачено логікою програми. Такі цикли ще називають нескінченними. На відміну від інших мов програмування, уScratch для створення таких циклів є спеціальний оператор.

Цикл з лічильником дає змогу організувати в програмі повторення певної послідовності дій задану кількість разів. Такі цикли використовують у випадках, коли кількість виконуваних повторювань відома заздалегідь.Scratch також мая відповідний оператор, який працює за правилом: «роби рівно стільки разів, стільки задано».

Блок-схема циклу з лічильником і відповідний Scratch-блок показані на рис.3.

Цикли з умовами

  Програмісти часто стикаються із ситуаціями, коли кількість повторювань наперед невідома, а команди в програмі мають повторюватися за виконання певних умов. Саме для таких випадків слугують цикли з умовами.

Цикл, тіло якого виконується доти, доки виконується умова, вказана перед його початком, називають циклом з передумовою. Якщо задана умовою подія не настає ніколи, тіло циклу не виконуються жодного разу.

Цикл з післяумовою — це цикл, у якому умова перевіряється після виконання його тіла.

Види команд повторення в середовищі Scratch дивись у таблиці.

Висловлювання

  Пізнання істини — одна з найважливіших потреб людини. Ми повинні володіти правдивою інформацією для того, щоб у різноманітних ситуаціях прийняти правильні рішення і на їх основі вчинити правильні дії.

Своє розуміння навколишнього світу людина передає у формі висловлювань. Висловлювання будується на основі понять і за характером є розповідним реченням. Проте не кожне речення виражає висловлювання.

 Висловлювання —це розповідне речення, яке можна охарактеризувати як істинне або хибне.

Висловлювання може бути істинним або хибним. Істинним буде висловлювання, в якому зв’язок понять правильно відображає властивості речей і відповідає дійсності. Прикладом істинного висловлювання може бути таке: «Процесор є пристроям для обробки інформації».

Хибним, висловлювання буде в тому випадку, коли воно не відповідає дійсності, наприклад: «Процесор є пристроєм друку».

Висловлювання не може бути виражене спонукальним або питальним реченням, оскільки оцінити їхню істинність чи хибність неможливо.

Висловлювання можуть бути простими або складними.

Висловлювання називають простим,  якщо воно не включає в себе самостійні частини, які є висловлюваннями.

Складне висловлювання складається з простих висловлювань, що з’єднані логічними зв’язками (операціями).

Логічними зв’язками є сполучники «і» «або» та частка «не».

Алгоритми з розгалуженням

Алгоритми з розгалеженням в скороченій формі

  Алгоритм, що містить одну або кілька умов і відповідно дві та більше гілок, наливають алгоритмам з розгалуженням.

Оператор розгалуження застосовують у випадках, коли в програмі потрібно організувати вибір, тобто зробити так, аби певний набір команд у ній виконувався лише після виконання деякої умови. Тому такі оператори називають умовними.

Слід зазначити, що оператори розгалуження використовуються майже в усіх мовах програмування. В більшості з них умовний оператор розпочинаються ключовим словом Якщо (англ. if) і може бути поданий в двох формах — скороченій (умовний оператор з однією гілкою) і повній (умовний оператор з двома гілками).

У мові програмування Scratch теж є такі оператори. На рис.4 зображено блок-схему умовного оператора з однією гілкою та відповідний оператор мови Scratch. Під час виконання цього оператора перевіряється деякий логічний вираз (умова) і, коли він набуває значення ІСТИНА, виконується команда (чи команди) всередині С-блока; інакше виконуються команди, що йдуть одразу за ним.

Алгоритми з повним розгалуженням

  Функцію умовного оператора з двома гілками в Scratch виконує команда “якщо” ,” інакше”.

На рис. 5 зображено блок-схему такого оператора та відповідний до нього Е-блок.

Під час виконання цього оператора перевіряться задана умова і, коли вона стає істинною, виконуються команди всередині гілки “якщо”. В протилежному випадку виконуються команди всередині гілки “інакше”.

Так у наступному скрипті (рис.) реалізовано використання повної форми команди розгалуження. Залежно від одержаної відповіді, чи в сніг на вулиці, персонаж вирішує, на чому він буде кататися — на санчатах чи на велосипеді. Поряд із скриптом наведено алгоритм у вигляді блок-схеми.

Такі розгалуження в програмуванні використовують доволі часто, а додаткові оператори називають вкладеними умовними операторами.

Складання та виконання алгоритмів із повторенням та розгалуженням

  Щоб створені в середовищі Scratch проекти були більш потужними та реалістичними, використовують різноманітні комбінації вкладень команд повторення та розгалуження.

Розрізняють внутрішні та зовнішні команди. При створенні алгоритмів і Scratch-проектів використовують вкладки, коли зовнішнім блоком є команда повторення, а внутрішнім — розгалуження, і навпаки.

Нижче представлено деякі випадки використання вкладень команд повторення та розгалуження.

Рис.6. Скрипт і блок-схема з внутрішньою командою розгалуження, а зовнішньою — повторення.

Рис. 7. Скрипт і блок-схема з внутрішньою командою повторення, а зовнішньою — розгалуження

Практичні завдання

Завдання1. Ознайомтеся із скриптами, що відповідають за дії олівця.

1. Відкрийте скрипт Drawing Pancil з папки Things.

2. Запустіть на виконання відкритий скрипт та проаналізуйте команди, що відповідають за дії олівця.

3. Самостійно додайте команду для зміни кольору олівця.

Завдання 2. Створити проект, у якому застосувати комбінацію команди повторення завжди та блока умовного оператора з однією гілкою.

1. Запустіть на виконання програму Scratch, додайте до проекту спрайт акули та ще один її образ з бібліотеки програми (файл Fish1-a і Fish1-b з папки Animals).

2. Намалюйте у вбудованому в Scratch графічному редакторі фон для сцени: внизу — вузький піщаний берег, а вгорі — лазурове море.

3. Складіть для спрайта акули скрипт, зображений на рис.1

4. Виділіть спрайт кота та складіть для нього скрипт, як на рис.2

5. Запустіть проект на виконання та поспостерігайте за тим, що відбуватиметься з його героями після виконання заданої у С-блоці якщо умови.

6. Збережіть проект під назвою Вправа_Прізвище.

Дайте відповіді на запитання

1.Які алгоритми називають лінійними? Наведіть приклади лінійних алгоритмів.

2.Які алгоритми називають циклічними? Наведіть приклади алгоритмів з повторенням.

3. Що таке висловлювання?

4.Які висловлювання наливають простими? Наведіть приклади простих висловлювань.

5.Які висловлювання наливають складними? Наведіть приклади складних висловлювань.

6. Які алгоритми називаються розгалуженими?

7. Наведіть приклад алгоритму із скороченою формою розгалуження.

8. З якою метою використовують комбінування операторів повторення та розгалуження?

ТТТтТТтТТТттcratch)

Початковий рівень

Тематична контрольна робота
Алгоритми (Scratch)
1. Запустіть програму Scratch.
2. Видалити Рудого Кота, додати власного виконавця.
3. Змінити фон сцени.

Середній рівень

1. Скласти алгоритм, за яким виконавець буде переміщуватись горизонтально та вертикально, вверх та вниз по сцені.
2. Зробити так, коли виконавець доходитиме до меж сцени, відбивався від них, добавивши до алгоритму необхідні умови.
3. Визначити тип складеного алгоритму.

Достатній рівень

7. Змініть складений алгоритм так, щоб при змінюванні напрямку руху виконавець змінював образ,подавав звуковий сигнал і подавав повідомлення, у якому саме напрямку він буде рухатися.
8. Додати нового виконавця, вибравши з бібліотеки. Розмітити сцену так, щоб утворилася клітинка.
9. Скласти алгоритм із циклом для написання кола.

Високий рівень

10. Придумати і скласти найпростіший алгоритм із циклом або розгалуженням, на вибір.
11. Зберегти створений проект у своїй папці у файлі під іменем »Тематична контрольна робота» на робочому столі.
12. Навести приклади структур повторення та розгалуження в алгоритмах із життя та навчальної діяльності.

Література:

1.https://pidruchnyk.com.ua/754-informatika-7-klas-morze-2015.html

2.http://school.home-task.com/algoritmi-z-rozgaluzhennyam-2/

3.Інформатика 7 клас Ривкінд Й.Я. [2015]