Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.
Následující verze | Předchozí verze | ||
informatika:maturita:16a [25. 11. 2014, 13.07] rydloadm vytvořeno |
informatika:maturita:16a [26. 05. 2020, 13.21] (aktuální) xdostal [Eratosthenovo síto] |
||
---|---|---|---|
Řádek 1: | Řádek 1: | ||
- | *Mrnuštík | + | ====== Algoritmizace ====== |
+ | |||
+ | ===== Pojmy ===== | ||
+ | |||
+ | * **Algoritmus** – konečná sekvence operací sloužící k řešení určitého typu úlohy | ||
+ | * **Program** – systematicky sestavený soubor algoritmů, zapsaný v určitém programovacím jazyce, který lze zkompilovat a spustit | ||
+ | * **Programovací jazyk** – prostředek pro zápis algoritmů a tvorbu programů | ||
+ | |||
+ | ===== Pravidla programovacích jazyků ===== | ||
+ | * **Syntaxe** (forma) – Definuje kombinaci symbolů, které jsou považovány za správně strukturovaný kód. V každém programovacím jazyce bývá syntaxe odlišná. Jejími typickými prvky jsou např. závorky, středníky, mezery a tabulátory. Je-li syntaxe chybná, výsledný program nelze zkompilovat. | ||
+ | * **Sémantika** (význam) – Zhodnocuje význam syntakticky platných řetězců a provádí jejich výpočty. Popisuje procesy, které počítač provádí při běhu programu. Například: | ||
+ | * //int number = 1 + 1;// | ||
+ | * Dojde k inicializaci deklarované proměnné "number" – je do ní vložen výsledek součtu 1 + 1. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Vlastnosti algoritmu ===== | ||
+ | * **Determinovanost** (Určenost) – V každé situaci musí být naprosto zřejmé jaký krok (instrukce) se právě provádí a jaký má následovat | ||
+ | * **Obecnost** – Algoritmus by měl řešit typovou úlohu co nejvíce obecně, např. výpočty s využítím proměnných místo numerických konstant | ||
+ | * **Finitivnost** (Konečnost) – U algoritmu musí být možné určit po jaké době skončí, či musí být myslitelné naplnění podmínky pro jeho ukončení | ||
+ | * **Resultativnost** (Výslednost) – Musí mít nějaký výstup, tím je buď řešení úlohy a nebo oznámení o nemožnosti nalezení tohoto řešení | ||
+ | * **Korektnost** (Správnost) – Výstup by měl být správně (platí zejména pro výpočetní algoritmy) | ||
+ | * **Efektivita** – Dělí se na paměťovou efektivitu (náročnost na paměť) a výpočetní efektivitu (náročnost na výpočet), tyto dvě vlastnosti jsou většinou k sobě ve vztahu nepřímé úměry | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Známé algoritmy ===== | ||
+ | |||
+ | ==== Eratosthenovo síto ==== | ||
+ | |||
+ | Algoritmus pro získání všech prvočísel od dvou po dané číslo. | ||
+ | |||
+ | Postup: | ||
+ | |||
+ | Krok 1: Vytvoření seznamu, obsahujícího všechna čísla v rozsahu 2 až n: | ||
+ | |||
+ | Krok 2: První číslo ze seznamu je zapsáno jako prvočíslo do seznamu prvočísel a ze seznamu je vymazáno společně se všemi jeho násobky. | ||
+ | |||
+ | Krok 3: Opakuj krok 2, dokud není původní seznam prázdný. | ||
+ | |||
+ | Krok 4: Seznam prvočísel obsahuje všechna prvočísla od 2 po n | ||
+ | |||
+ | |||
+ | [[https://www.youtube.com/watch?v=2SD2lLFj4h0&feature=player_detailpage|Ukázka erastotenova síta na číslech od 2 do 120]] | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Euklidův algoritmus ==== | ||
+ | |||
+ | Algoritmus pro výpočet největšího společného dělitele (dále jen NSD) dvou čísel. | ||
+ | |||
+ | Zde příklad: jsou zadána dvě čísla 140 a 15. | ||
+ | |||
+ | Postup: | ||
+ | * Nejprve zjistíme zbytek po dělení většího čísla číslem menším. (V našem případě 140 = 9 * 15 + **5**) | ||
+ | * Nyní zopakujeme první krok, ale s dělením menšího čísla zbytkem po dělení (15 = 3 * 5 + **0**) | ||
+ | * Vyšel nám zbytek 0, takže NSD je rovno 5, pokud by nám nevyšel zbytek 0 aplikovali bychom znovu krok jedna | ||
+ | |||
+ | [[http://www.algoritmy.net/article/44/Eukliduv-algoritmus|Podrobnější vysvětlení]] | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Djikstrův algoritmus ==== | ||
+ | |||
+ | Algoritmus sloužící pro výběr nejlepší trasy z bodu A do bodu B. | ||
+ | |||
+ | Postup: | ||
+ | * Každá cesta mezi jednotlivými body dostane hodnotu, podle "náročnosti" (délka trasy, povolená rychlost, ...). | ||
+ | * Algoritmus si postupně vypočítává délku cesty z bodu A do všech sousedních bodů a z nich do dalších bodů. | ||
+ | * Pokud algoritmus najde novou cestu do již objeveného bodu, pomalejší cestu k tomuto bodu odstraní. | ||
+ | * Na konci zůstane pouze jedna nejrychlejší cesta do kažhého z bodů. | ||
+ | * Algoritmus pak jako výstup vydá nejrychlejší cestu do požadovaného bodu B. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | {{:informatika:maturita:dijkstra_animation.gif?283|}} | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Pravděpodobnostní algoritmy: | ||
+ | |||
+ | ==== Algoritmus Las Vegas ==== | ||
+ | |||
+ | Algoritmus hledající prvek žádaného typu v množině s více typy prvků. V základní podobě algoritmu je narušen jak princip determinismu, tak princip konečnosti (není-li běhový čas algoritmu či počet opakování cyklu nijak omezen, běhová doba algoritmu se teoreticky může blížit nekonečnu ...). | ||
+ | |||
+ | Postup: | ||
+ | * Algoritmus vybere prvek množiny s náhodně přiděleným pořadovým číslem v rámci povoleného rozsahu odpovídajícím velikosti možiny. | ||
+ | * Poté algoritmus u získaného prvku ověřuje typ, je-li typ shodný s typem hledaným, prvek vrátí jako výsledný výstup. | ||
+ | * Pokud však typ prvku neodpovídá, postup se opakuje a to tak dlouho, dokud není nalezen prvek typově odpovídající. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Algoritmus Monte Carlo ==== | ||
+ | |||
+ | Algoritmus s cílem analogickým k výše zmíněnému. Je alternativou k algoritmu Las Vegas, neboť nabízí konečnost (ukončení běhu cyklu v závislosti na parametru maximálního běhového času či počtu opakování cyklu) výměnou za jistou pravděpodobnost nedosažení cíle (není-li v rámci daného času či počtu opakování nalezen prvek žádaného typu, algoritmus skončí a vrátí se "s prázdnou"). | ||
+ | |||
+ | Postup: | ||
+ | * Algoritmus vybere prvek množiny s náhodně přiděleným pořadovým číslem v rámci povoleného rozsahu odpovídajícím velikosti možiny. | ||
+ | * Poté algoritmus u získaného prvku ověřuje typ, je-li typ shodný s typem hledaným, prvek vrátí jako výsledný výstup. | ||
+ | * Pokud však typ prvku neodpovídá a zároveň není dosaženo maximálního času či počtu opakování cyklu, postup je zopakován. |