Выделяют два типа исполнителей: формальные и неформальные .

Формальный исполнитель одну и ту же команду всегда выполняет одинаково.

Неформальный исполнитель может выполнять команду по-разному.

Например, при многократном прослушивании диска с любимой мелодией ты можешь быть уверен, что она воспроизводится проигрывателем (формальным исполнителем) одинаково. Но вряд ли кому-нибудь из певцов (неформальному исполнителю) удастся несколько раз совершенно одинаково исполнить песню из своего репертуара.

Как правило, человек выступает в роли неформального исполнителя.

Формальными исполнителями являются преимущественно технические устройства.

Человек в роли неформального исполнителя сам отвечает за свои действия.

За действия формального исполнителя отвечает управляющий им объект.

Рассмотрим более подробно множество формальных исполнителей. Формальные исполнители необычайно разнообразны, но для каждого из них можно указать круг решаемых задач, среду, систему команд, систему отказов и режимы работы.

1. Круг решаемых задач . Каждый исполнитель создается для решения определённого класса задач.
2. Среда исполнителя . Область, обстановку, условия, в которых действует исполнитель, принято называть средой данного исполнителя.
3. Система команд исполнителя . Предписание о выполнении отдельного законченного действия исполнителя называется командой. Совокупность всех команд, которые могут быть выполнены некоторым исполнителем, образует СКИ - систему команд исполнителя.
4. Система отказов исполнителя . Отказ «не понимаю» возникает тогда, когда исполнителю подается команда, не входящая в его СКИ. Отказ «не могу» возникает тогда, когда команда из СКИ не может быть им выполнена в конкретных условиях среды.
5. Режимы работы исполнителя . Для большинства исполнителей предусмотрены режимы непосредственного и программного управления. В первом случае исполнитель ожидает команд от человека и каждую поступившую команду немедленно выполняет. Во втором случае исполнителю сначала задаётся полная последовательность команд (программа), а затем он выполняет все эти команды в автоматическом режиме. Ряд исполнителей работает только в одном из названных режимов.

Разработка алгоритма - трудоёмкая задача, требующая от человека глубоких знаний и больших затрат времени. Решение задачи по готовому алгоритму требует от исполнителя только строгого следования заданным предписаниям. Исполнитель не вникает в смысл того, что он делает, и не рассуждает, почему он поступает так, а не иначе - он действует формально. С этим связана возможность автоматизации деятельности человека:

• процесс решения задачи представляется в виде последовательности простейших операций;
• создаётся машина (автоматическое устройство), способная выполнять эти операции в последовательности, заданной в алгоритме;
• человек освобождается от рутинной деятельности, выполнение алгоритма поручается автоматическому устройству.

Появление алгоритмов связывают с зарождением математики. Более 1000 лет назад (в 825 году) ученый из города Хорезма Абдулла (или Абу Джафар) Мухаммед бен Муса аль-Хорезми создал книгу по математике, в которой описал способы выполнения арифметических действий над многозначными числами. Само слово алгоритм возникло в Европе после перевода на латынь книги этого математика.

Алгоритм – описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

Вы постоянно сталкиваетесь с этим понятием в различных сферах деятельности человека (кулинарные книги, инструкции по использованию различных приборов, правила решения математических задач...). Обычно мы выполняем привычные действия не задумываясь, механически. Например, вы хорошо знаете, как открывать ключом дверь. Однако, чтобы научить этому малыша, придется четко разъяснить и сами эти действия и порядок их выполнения: 1. Достать ключ из кармана. 2. Вставить ключ в замочную скважину. 3. Повернуть ключ два раза против часовой стрелки. 4. Вынуть ключ.

Если вы внимательно оглянитесь вокруг, то обнаружите множество алгоритмов которые мы с вами постоянно выполняем. Мир алгоритмов очень разнообразен. Несмотря на это, удается выделить общие свойства, которыми обладает любой алгоритм.

Свойства алгоритмов: 1. Дискретность (алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке); 2. Детерминированность (любое действие должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае); 3. Конечность (каждое действие и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения); 4. Массовость (один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными); 5. Результативность (отсутствие ошибок, алгоритм должен приводить к правильному результату для всех допустимых входных значениях).

Виды алгоритмов: 1. Линейный алгоритм (описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке); 2. Циклический алгоритм (описание действий, которые должны повторятся указанное число раз или пока не выполнено задание); 3. Разветвляющий алгоритм (алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий) 4. Вспомогательный алгоритм (алгоритм, который можно использовать в других алгоритмах, указав только его имя).

Для более наглядного представления алгоритма широко используется графическая форма - блок-схема , которая составляется из стандартных графических объектов.

Стадии создания алгоритма: 1. Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной человеку, который его разрабатывает. 2. Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной тому объекту (в том числе и человеку), который будет выполнять описанные в алгоритме действия.

Объект, который будет выполнять алгоритм, обычно называют исполнителем.

Исполнитель - объект, который выполняет алгоритм.

Идеальными исполнителями являются машины, роботы, компьютеры...

Исполнитель способен выполнить только ограниченное количество команд. Поэтому алгоритм разрабатывается и детализируется так, чтобы в нем присутствовали только те команды и конструкции, которые может выполнить исполнитель.

Исполнитель, как и любой объект, находится в определенной среде и может выполнять только допустимые в нем действия. Если исполнитель встретит в алгоритме неизвестную ему команду, то выполнение алгоритма прекратится.

Компьютер – автоматический исполнитель алгоритмов.

Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется программой.

Программирование - процесс составления программы для компьютера. Для первых ЭВМ программы записывались в виде последовательности элементарных операций. Это была очень трудоемкая и неэффективная работа. Поэтому в последствии были разработанные специальные языки программирования. В настоящее время существует множество искусственных языков для составления программ. Однако, так и не удалось создать идеальный язык, который бы устроил бы всех.

Основной вопрос: ?

Направляющие вопросы:

§ Какие бывают исполнители?

§ Что характеризует исполнителя?

§ Как сделать так, чтобы исполнитель понял и выполнил алгоритм?

Цели исследования:

§ Найти примеры различных исполнителей.

§ Определить чем отличаются исполнители.

§ Выяснить чем характеризуются исполнители.

§ Исследовать почему исполнители не всегда могут выполнить алгоритм.

§ Привести примеры алгоритмов и определить в них исполнителя.

Примеры исполнителей

В дом привезли новый шкаф... То есть, шкафа как такового еще нет, на полу разложены створки, полки, шурупы и прочие детали будущего вместилища одежды и белья. Мы с отцом, следуя подробной инструкции, приступаем к сборке. Здесь инструкция выступает в роли алгоритма, а мы с отцом - его исполнителем.

На уроках математики мы выполняем разные вычисления - умножаем и делим столбиком, складываем простые дроби. В этих случаях мы являемся исполнителями соответствующих алгоритмов.

Но исполнителем может быть не только человек. Разнообразные устройства, в том числе и компьютер, также могут выполнять заданные им алгоритмы. Например, "Луноход" - самоходный автоматический аппарат, доставленный на Луну в 1970 году, выполнял сложнейшие алгоритмы, перемещаясь по лунной поверхности и собирая необходимую людям информацию. Промышленные роботы заменяют людей на производстве, в быту на помощь хозяйкам также приходят устройства, способные действовать по заданным алгоритмам.

Исполнители из сказок

Исполнители часто встречаются в сказках. В одной из них Иван-Царевич говорит Избушке-На-Курьих-Ножках: “Избушка, избушка! Встань к лесу задом, ко мне передом!”. При этом команда должна быть задана очень точно, чтобы исполнитель ее понял. В сказке “Али-Баба и сорок разбойников” волшебная дверь открывалась по команде “Сезам, откройся!”. Жадный Касым, тайно проникший в пещеру, забыл эту фразу и не смог выйти из пещеры.

И Избушка-На-Курьих-Ножках, и волшебная дверь имеют много общего: они умеют понимать и выполнять некоторые точно заданные команды, то есть являются исполнителями.

Кто такой исполнитель?

Исполнитель алгоритма - это живое существо или технический объект, способный выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Исполнителями могут быть:

§ машины: станки, роботы, бытовые приборы (стиральная машина, магнитофон, плеер и т. п.), компьютеры;

§ растения: подсолнечник (разворачивается на солнце), кувшинки (закрываются на ночь);

§ животные: дрессированная собака (санитар, розыскная, охотничья), кошка;

§ люди: ученик, рабочий, солдат, учитель, ...

Все исполнители одинаковые?

Животные и человек как исполнители отличаются от всех остальных исполнителей тремя основными признаками:

§ Они понимают команды в различных вариантах (например "Сядь!", "Садись!", "Присядь!").

§ Они могут отказаться исполнять команду, если она им не нравится ("Ешь манную кашу!", "Выстрели в окно из рогатки!", "Отдай кость!"). То есть человек, и в определенной степени животное, обладают волей и отвечают за свои действия.

§ Они могут в разное время одни и те же команды выполнять по-разному (например, пол можно вымыть руками, а можно с помощью швабры).

Исполнители бывают двух видов!

Теперь давайте задумаемся над таким вопросом: раз исполнители различаются некоторыми своими признаками, значит, не нужно ли их разделить на два класса? Тогда не трудно догадаться, что животные и человек попадут в один класс, а все остальные исполнители в другой. Осталось определить, как назвать эти классы и, определить какими свойствами должен обладать исполнитель, чтобы попасть в ту или иную группу.

Формальные и неформальные

Для этого вспомним одно из свойств алгоритма, а именно формальность, оно означает что исполнитель может не понимать смысла алгоритма, но все равно правильно его выполнить… Всегда ли так может поступить человек или животное? Наверное, нет, следовательно, нельзя сказать, что они исполняют алгоритм формально, вот и будем считать, что человек и животное – это неформальные исполнители.

Итак, выполняя алгоритм, исполнитель может не вникать в смысл того, что он делает и тем не менее получать нужный результат. В таком случаи говорят, что исполнитель действует формально, т. е. отвлекается от содержания поставленной задачи и только выполняет строгой последовательности все действия. Это формальный исполнитель.

Если исполнитель вносит какие-то изменения в алгоритм (меняет последовательность шагов; пропускает какие-то, считая их ненужными или незначительными), то говорят, что такой исполнитель не формальный.

Характеристики исполнителя

Исполнитель, как и любой объект, имеет свои характеристики.

Исполнителя характеризуют:

§ СКИ (система команд исполнителя) - набор команд, которые исполнитель понимает и может выполнить.

Каждый исполнитель может выполнять команды только из некоторого строго заданного списка.

§ Среда - условия, в которых исполнитель может выполнять команды. Среду исполнителя можно назвать еще его «Местом обитания».

§ И отказы:

1. "Не понимаю" - данной команды нет в списке команд исполнителя, и он ее не понял. Вероятно, мы ошиблись в записи текста команды команда не входит в СКИ.

2. "Не могу" - исполнитель понял команду, но не может ее выполнить. Например, роботу дана команда “вперед”, а впереди стоит стенка и он не может идти. Или собаке скомандовали “Сидеть!”, а она уже сидит.

Как исполнитель сможет выполнить алгоритм?

Исполнитель сможет выполнить алгоритм, если он ему известен, если алгоритм ему сообщили. Для людей важнейшим способом общения является язык. Попадая в чужую страну и не зная национального языка, человек оказывается совершенно беспомощным. На выручку может придти язык жестов, мимика, письмо с помощью рисунков (пиктографическое письмо), но все это только частично улучшает ситуацию.

Естественный язык (русский, английский, французский, ...) - основа основ полноценного общения людей.

Естественные языки образны и многозначны. Если заглянуть в толковый словарь русского языка , то можно узнать, например, что существует более 20 значений слова "идти". Вот только несколько примеров:�Человек идет по дороге; идет дождь; время идет; ей идет это платье; опята пойдут позже, в сентябре; давай, сходим завтра на рыбалку? - идет!

В естественном языке совершенно разные понятия могут обозначаться одним и тем же словом. Как правило, человек из общего смысла текста, порою даже не задумываясь, из всего множества значений слова выделяет именно то, которое имел в виду отправитель сообщения. Но представьте себя на месте формального исполнителя, не вникающего в смысл всего сообщения. Как в этом случае вы будете понимать словосочетания: кислая мина; ранний побег; ели везде; знакомая среда?

Чтобы убедиться в том, что язык формального исполнителя не может быть многозначным мы попробовали с помощью формального переводчика перевести с английского языка текст, рассказывающий о... Попробуйте сами догадаться, о чем идет речь.

Деревянные сделки сегодня - это умирала - вырезка от сосновых фанеры, затем опустился в жидкие химикалии, которые производят легко зажженный, погашаемый совет.

А речь шла о простой деревянной спичке, но как было объяснить переводчику, что из всех значений слова "match" надо было выбрать не "сделка", а "спичка", из значений слова "tip" - "кончик", а не "совет", что "die" означает не только "умереть", но и "штамповать", не говоря уже о сложностях грамматических конструкций?

Что такое программа?

Для формального исполнителя язык общения не может быть многозначным, для таких исполнителей разрабатывают и используют специальные искусственные языки, где отдельные слова и выражения не допускают различных толкований.

Алгоритм, описанный на языке исполнителя, называется программой.

Чтобы научиться писать программы на том или другом языке, нужно изучить алфавит , словарь и грамматические правила, по которым строятся предложения в этом языке, при этом не допускаются никакие отклонения от правил написания слов и предложений, иначе исполнитель просто откажется выполнять ваши инструкции и не станет недоумевать и переживать за ошибки, как это делает приятель Мишки из стихотворения А. Шибаева:

Пришло письмишко мне,
Гляжу -
Из лагеря от Мишки...
Здесь чудный лук и я лижу,
-Написано в письмишке.
Лук лижет? Что за чудеса?
Наверно, шутит плут...
Читаю дальше:
Здесь лиса, красивый длинный прут...
На днях в лесу нашел я грусть
и очень был доволен...
Нет, нет, не шутит он! Боюсь,
Мой друг серьезно болен.
Вернется - надо подлечить:
Заставить правила учить…

§ Исполнители бывают двух видов: формальные и не формальные.

§ Исполнитель характеризуется системой команд, средой обитания и отказами.

§ Чтобы исполнитель понял нас необходимо написать алгоритм на языке исполнителя, то есть написать программу.

Исполнители алгоритмов. Формальное выполнение алгоритма. Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ).

Тип урока: комбинированный.

Цели урока:

Ввести понятие «объект-исполнитель»;

Познакомить учащихся с третьей стадией разработки алгоритма;

Ввести понятие «Программа»;

Познакомить с правилами оформления и вызова программы;

Научить решать задачи на составление программ с линейным алгоритмом.

Задачи урока:

Познавательные :

Организовать работу учащихся по изучению и первичному закреплению знаний путем коллективной и самостоятельной практической деятельности.

Развивающие:

Используя интегрированный подход, показать учащимся значение, которое имеет понятие «объект-исполнитель» в природе, быту, технике и повседневной жизни.

Обеспечить развитие у школьников навыков, способствующих развитию памяти, логического мышления и применению имеющихся знаний и умений при составлении программ на языке программирования.

Воспитательные:

Формирование информационной культуры, умения и навыков коллективного и самостоятельного овладения знаниями;

Воспитывать культуру речи при ответах у доски, уважение ко всем участникам образовательного процесса.

Ход урока

Организационный этап

Взаимные приветствия учителя и учащихся; фиксация отсутствующих; проверка внешнего состояния классного помещения; проверка подготовленности учащихся к уроку; организация внимания и внутренней готовности.

Объявление темы и целей урока. Повторение материала

Сегодня на уроке мы с вами продолжим изучать технологию решения задач с помощью компьютера. Мы уже с вами познакомились с понятием алгоритма и его свойствами. И прежде чем преступить к изучению нового материала, проверим вашу подготовленность к уроку.

Фронтальный опрос:

Перечислите этапы решения задачи с помощью ПК (постановка задачи, определение условий, построение модели задачи, описание алгоритма решения задачи, выбор оптимальной среды для решения, описание алгоритма с помощью выбранных программных средств, тестирование решения задачи, при необходимости – коррекция решения задачи)

Перечислите основные свойства алгоритма (дискретность, точность, понятность, массовость, результативность)

Перечислите основные формы представления алгоритмов (словесный, графический, программный, табличный)

Объяснение нового материала:

Алгоритмы решения разных задач должны быть выполнимы в той среде, где необходимо получить результат. В этой среде должен существовать объект, который будет выполнять алгоритм. Рассмотрим пример. Пете захотелось чаю. Он вскипятил в чайнике воду, положил в чашку пакетик заварки, налил туда кипяток, добавил две чайные ложки сахара, размешал их ложкой и с удовольствием выпил свой чай. Оформим алгоритм действий Пети в виде блок-схемы (учитель вызывает ученика к доске).

В данном примере все указанные действия выполняет Петя, следовательно он и есть тот объект, который выполняет алгоритм. Петя умеет и может выполнять действия, указанные в алгоритме. Он выполняет эти действия в указанном порядке. Объект, который выполняет алгоритм называют исполнителем .

Различают формальных и неформальных исполнителей. Формальный исполнитель одну и туже команду выполняет одинаково. Неформальный исполнитель может выполнять команду.

Формальные исполнители необычайно многообразны, но для каждого из них можно указать следующие характеристики: круг решаемых задач (назначение), среду, систему команд и режим работы.

Круг решаемых задач. Каждый исполнитель создаётся для решения некоторого круга задач – построения цепоцек символов, выполнения вычислений, построения рисунков на плоскости и так далее.

Среда исполнителя – условия, при которых возможно исполнение алгоритма.

Система команд исполнителя (СКИ) – перечень действий, который способен понять и выполнить исполнитель.

Система отказов исполнителей – перечень отказов возникающий, при невозможности выполнения алгоритма в конкретных условиях.

Режимы работы исполнителя – режим непосредственного и программного управления. Непосредственное управление – исполнитель ждёт команды от человека и каждую команду выполняет немедленно. Программное управление – исполнителю задаётся последовательность команд (программа), а затем исполняет команды в автоматическом режиме. Некоторые исполнители работает только в одном из режимов.

Исполнители, встречающиеся в задачах – «Кузнечик», «Калькулятор», «Маятник», «Черепашка», «Стрелка», «Красильщик», «Стрелочка», «Черепаха», «Водолей» и. др.

Пример: Исполнитель Черепашка перемещается на экране компьютера, оставляя след в виде линии. Система команд состоит из следующих команд:

Вперёд n (где n – целое число) – вызывает передвижение на n шагов в направлении движения – в том направлении, куда развёрнуты ее голова и корпус.

Направо m (где m – целое число) – вызывает изменение направления движения на m градусов по часовой стрелке.

Запись Повтори K [<Команда1> <Команда2> … <Команда n >] – означает, что последовательность команд в скобках повториться k раз.

Подумайте, какая фигура появиться на экране после выполнения Черепашкой следующего алгоритма:

Повтори 12 [ Направо 45 Вперёд 20 Направо 45 ]

Ответ:

Пример: Система команд Вычислитель состоит из двух команд, которым присвоены номера:

1 – вычти 1

2 – умножить на 3

При записи алгоритма для краткости указываются только номера команд. Например, алгоритм 21212 означает следующее

Умножить на 3

Вычти 1

Умножить на 3

Вычти 1

Умножить на 3

С помощью этого алгоритма число 1 преобразовано в 15: ((1*3-1)*3-1)*3=15

Пример: Исполнитель Робот действует на клетчатом поле, между соседними клетками которого могут стоять стены. Робот передвигается по клеткам поля и может выполнять следующие команды: вверх, вниз, вправо, влево.

При выполнении каждой такой команды Робот перемещается в соседнюю клетку в указанном направлении. Если же в этом направлении между клетками стоит стена, то Робот разрушается.

Что произойдет с Роботом если он выполнит последовательность команд: вправо, вниз, вправо, вниз, вправо. Начав движение из клетки А. Какую последовательность команд надо выполнить Роботу, чтобы переместиться из клетки А в клетку В, не разрушившись от встречи со стенами?

Алгоритм, представленный на понятном Исполнителю языке, называют программой .

Программа – упорядоченная последовательность команд (инструкций), необходимых компьютеру для решения поставленной задачи.

Основная сложность при разработке программ для компьютера заключается именно в создании или нахождении алгоритма. Составление программы по известному алгоритму называют кодированием.

Программирование (кодирование) – процесс составление программы для компьютера.

Каждый алгоритм, представленный в виде программы, должен иметь уникальное имя, не совпадающее со встроенными в язык словами. Программа имеет заголовок, в котором указано ее имя. Новый алгоритм сохраняется в памяти компьютера под своим именем, и его можно вызвать (выполнить), введя имя этой программы. Программы обладают такими же свойствами, как и алгоритмы.

Итог урока:

Диалог:

Что нового Вы узнали на уроке?

Какова практическая значимость изучаемого вопроса?

Каковы положительные моменты урока.

Пожелания

Спасибо за работу на уроке!

Приложение №1

АЛГОРИТМ И ИСПОЛНИТЕЛИ

Цель изучения : освоить понятия алгоритм, исполнитель, иметь представление об алгоритме как модели деятельности исполнителя.

Алгоритм

Определения алгоритма

Алгоритмом называется точное описание последовательности действий, которые направлены на решение поставленной задачи.

Алгоритм - это модель деятельности исполнителя алгоритма.

Цель

Алгоритм разрабатывается для решения конкретной задачи или класса задач.

Форма записи алгоритма

Алгоритмы могут быть записаны в виде таблицы, нумерованного списка, программы, блок-схемы.

Составляется алгоритм для конкретного исполнителя, на понятном ему языке.

Исполнители алгоритмов

Исполнителем алгоритма может быть человек, группа людей, животное, или технические устройства, способные выполнить определённую последовательность команд.

Рис.1 Исполнитель – техническое устройство

Рис.2. Исполнитель – животное

Рис.3. Исполнитель - человек

Команда

Предписание о выполнении отдельного законченного действия исполнителем называется командой. Команды, которые должен выполнить конкретный исполнитель, образуют систему команд исполнителя.

Формальные и неформальные исполнители алгоритма

Исполнители алгоритма могут быть формальными и неформальными.

Неформальный исполнитель может выполнять одну и ту же команду по-разному. В роли неформального исполнителя выступает человек, животное. Неформальный исполнитель сам отвечает за свои действия.

Рис. 4. Неформальный исполнитель

Формальный исполнитель одну и ту же команду выполняет всегда одинаково. Формальными исполнителями являются преимущественно технические устройства. Например, микроволновая печь, стиральная машинка и др. За действием формального исполнителя отвечает управляющий им объект. Для каждого формального исполнителя можно указать круг решаемых задач, среду, систему команд, систему отказов исполнителя и режимы работы.

Рис.5. Формальный исполнитель

Средой исполнителя принято называть область, обстановку, условия, в которой действует исполнитель. Например, средой исполнителя Чертёжник является координатная плоскость.

Рис. 6. Среда исполнителя Чертёжник.

Отказы

Рассматривая среду и систему команд исполнителя, можно составить систему отказов: «не понимаю», «не могу». Если исполнителю подаётся команда, которая не входит в его систему команд исполнителя, то возникает отказ «не понимаю».

Команда: «Подогреть бутерброд»

Рис. 7. Отказ «не понимаю»

Если исполнителю подаётся команда из системы команд исполнителя, которую он не может выполнить в конкретных условиях среды, то возникает отказ «не могу».

Команда: « Идти вперед»

Рис. 8. Отказ «не могу»

Управление исполнителем

Управлением называется процесс направленного воздействия одних объектов на другие.

Исполнители – это объекты управления. Управлять ими можно, составив для них алгоритм.

Два режима управления

Для большинства исполнителей предусмотрены два режима - непосредственного и программного управления.

Режим, в котором управляющий объект управляет исполнителем в данный момент времени, называется режимом непосредственного управления.

Рис. 7. Режим непосредственного управления

Режим, в котором человек управляет исполнителем с помощью подготовленной программы, называется режимом программного управления.

Рис. 8. Режим программного управления

Для достижения цели изучения параграфа выполнитренинг и проверь себя с помощью модулядомашнее задание .