Μάθημα : Εισαγωγή στις Αρχές της Επιστήμης των Η/Υ (Β Λυκείου)

Η αναπαράσταση των αλγορίθμων μπορεί να πραγματοποιηθεί με:

• Φυσική γλώσσα όπου η αναπαράσταση γίνεται με την ομιλούμενη γλώσσα, μέσω της οποίας περιγράφονται τα βήματα επίλυσης του προβλήματος. Ωστόσο, με τη φυσική γλώσσα μπορούν να παρατηρηθούν ασάφειες στις οδηγίες.
• Ψευδοκώδικα ή ψευδογλώσσα η οποία είναι μια υποθετική γλώσσα για την αναπαράσταση αλγορίθμων με στοιχεία από κάποιες γλώσσες προγραμματισμού, παραλείποντας λεπτομέρειες που δεν είναι ουσιαστικές για την ανθρώπινη κατανόηση του αλγορίθμου.
• Γλώσσα προγραμματισμού η οποία είναι μια τεχνητή γλώσσα, που έχει αναπτυχθεί για να δημιουργεί ή να εκφράζει προγράμματα για τον υπολογιστή. Η αναπαράσταση των αλγορίθμων με γλώσσα προγραμματισμού μπορεί να γίνει είτε με οπτικές είτε με κειμενικές γλώσσες προγραμματισμού.
• Μεθοδολογίες διαγραμματικής αναπαράστασης αλγορίθμων που συνιστούν έναν γραφικό τρόπο παρουσίασης του αλγόριθμου. Η πιο διαδεδομένη είναι το διάγραμμα ροής, όπου η περιγραφή και η αναπαράσταση των αλγορίθμων γίνεται με τη χρήση γεωμετρικών σχημάτων - συμβόλων, όπου το καθένα δηλώνει μια συγκεκριμένη ενέργεια ή λειτουργία.

Ένας αλγόριθμος λαμβάνει κάποια δεδομένα από την είσοδο, τα επεξεργάζεται μέσα από μια σειρά βημάτων και δίνει ως έξοδο τα αποτελέσματα.

Η επεξεργασία δεδομένων, η οποία στην πράξη πραγματοποιείται μέσω αλγορίθμων, αναφέρεται στην εκτέλεση διαφόρων πράξεων/ λειτουργιών πάνω στα δεδομένα. Το αποτέλεσμα της επεξεργασίας δεδομένων είναι η πληροφορία. Έτσι, θα μπορούσε κανείς γενικεύοντας να πει ότι ένας αλγόριθμος μετατρέπει τα δεδομένα σε πληροφορία. Για παράδειγμα, ένας τηλεφωνικός αριθμός και ένα ονοματεπώνυμο αποτελούν δεδομένα. Δεν παρέχουν όμως καμία πληροφορία. Πληροφορία παράγεται μόνο αν σχετισθούν μεταξύ τους, ότι δηλαδή κάποιο τηλέφωνο ανήκει σε κάποιο συγκεκριμένο συνδρομητή.

Όσον αφορά τις γλώσσες προγραμματισμού, κάθε γλώσσα μπορεί να υποστηρίζει τη χρήση διαφόρων τύπων δεδομένων. Κάθε γλώσσα έχει συγκεκριμένους τύπους δεδομένων, ενώ μπορούν να δημιουργηθούν νέοι τύποι ορισμένοι από το χρήστη. Οι πιο συνήθεις τύποι δεδομένων είναι οι ακόλουθοι:

Ακέραιος τύπος: για την αναπαράσταση ακεραίων αριθμών.

Πραγματικός τύπος: για την αναπαράσταση πραγματικών αριθμών.

Λογικός τύπος: για την αναπαράσταση λογικών δεδομένων.

Αλφαριθμητικός τύπος: για την αναπαράσταση αλφαριθμητικών δεδομένων.

Κάθε αλγόριθμος διατυπωμένος σε ψευδογλώσσα ξεκινά με τη γραμμή

Αλγόριθμος όνομα_αλγορίθμου

και τελειώνει με τη γραμμή

Τέλος όνομα_αλγορίθμου

Οι εντολές είναι λέξεις (συνήθως ρήματα σε προστακτική) ή συμβολισμοί που προσδιορίζουν μία σαφή ενέργεια. Οι λέξεις που έχουν αυστηρά καθορισμένο νόημα στην ψευδογλώσσα καλούνται δεσμευμένες λέξεις και θα γράφονται με έντονα μπλε γράμματα.

Οι εντολές γράφονται σε ξεχωριστές γραμμές. Επεξηγηματικά σχόλια μπορούν να γράφονται οπουδήποτε στο σώμα του αλγορίθμου. Ένα σχόλιο αρχίζει με το χαρακτήρα θαυμαστικό (!)

Εκχώρηση

Η γενική μορφή της εντολής εκχώρησης είναι:

Μεταβλητή ← Έκφραση

και η λειτουργία της είναι «εκτελούνται οι πράξεις στην έκφραση και η τιμή της εκχωρείται (αποδίδεται, μεταβιβάζεται) στη μεταβλητή».

Αριστερά του συμβόλου ← υπάρχει πάντα μόνο μια μεταβλητή, ενώ δεξιά μπορεί να υπάρχει σταθερά, μεταβλητή ή έκφραση.

Η εκχώρηση τιμών επιτυγχάνεται και με τις εντολές εισόδου. Η εντολή Διάβασε λίστα_μεταβλητών επιτρέπει την είσοδο τιμών και την εκχώρηση αυτών στις μεταβλητές που αναφέρονται στη λίστα_μεταβλητών.

Η εντολή Διάβασε διαφέρει από την εντολή εκχώρησης, γιατί στη δεύτερη οι τιμές των μεταβλητών προσδιορίζονται κατά τη συγγραφή του αλγορίθμου, ενώ στην πρώτη κατά την εκτέλεση του αλγορίθμου.

Για την έξοδο τιμών (αποτελεσμάτων) μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι εντολές Γράψε, Εμφάνισε ή Εκτύπωσε με ίδια σύνταξη. Κάθε μία από αυτές τις εντολές συνοδεύεται από μια λίστα μεταβλητών ή σταθερών. Π.χ. Γράψε ''Τιμή:'', αξία.

Τι είναι οι σταθερές στην ψευδογλώσσα;

Οι σταθερές είναι προκαθορισμένες τιμές που δεν τροποποιούνται κατά τη διάρκεια εκτέλεσης ενός αλγορίθμου. Μπορούν να είναι αριθμητικές, αλφαριθμητικές ή λογικές.

Παράδειγμα

ΣΤΑΘΕΡΕΣ

ΦΠΑ = 0.24

Τι είναι οι τελεστές και ποιές οι κατηγορίες των τελεστών;

Τελεστές είναι ειδικά σύμβολα που χρησιμοποιούνται στις διάφορες πράξεις. Υπάρχουν οι αριθμητικοί τελεστές (+, -, *, /, ^, div, mod), οι συγκριτικοί τελεστές (>, <, >=, <=, =, <>) και οι λογικοί τελεστές (και, ή, όχι)

Προσοχή:

ο αριθμητικός τελεστής div εμφανίζει το πηλίκο της ακέραιας διαίρεσης πχ 9 div 2 = 4

ο αριθμητικός τελεστής mod εμφανίζει το υπόλοιπο της ακέραιας διαίρεσης πχ 9 mod 2 = 1

Οι τελεστές div και mod έχουν μεγάλη χρησιμότητα στους αλγορίθμους. Για παράδειγμα το A mod 10 μας δίνει το ψηφίο των μονάδων, το Α mod 100 μας δίνει τα τελευταία 2 ψηφία αριθμού. Μπορούμε με το mod να βρούμε άρτιους και περιττούς αριθμούς, πολλαπλάσια άλλων αριθμών κτλ.

Η δομή ακολουθίας χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση προβλημάτων στα οποία οι εντολές εκτελούνται η μία μετά την άλλη από πάνω προς τα κάτω.

Με τη δομή επιλογής μπορεί να τροποποιηθεί η σειρά εκτέλεσης των εντολών ενός αλγορίθμου. Η διαδικασία επιλογής περιλαμβάνει τον έλεγχο μιας συνθήκης που μπορεί να έχει δύο τιμές (Αληθής ή Ψευδής) και ακολουθεί η απόφαση εκτέλεσης εντολών με βάση την τιμή αυτής της συνθήκης. Ως συνθήκη εννοείται μια λογική έκφραση στην οποία υπάρχει τουλάχιστον ένας σχεσιακός τελεστής (δηλαδή η συνθήκη δεν μπορεί να απαρτίζεται από μόνο μια μεταβλητή ή μια σταθερά ή μια αριθμητική παράσταση). Μια έκφραση μπορεί να είναι μια σταθερά, μια μεταβλητή, μια συνάρτηση ή ένας συνδυασμός σταθερών, μεταβλητών, συναρτήσεων, τελεστών και παρενθέσεων.

Η ιεραρχία των πράξεων είναι η ακόλουθη:

• Α. Αριθμητικοί τελεστές
  Σε κάθε έκφραση που υπάρχουν αριθμητικοί τελεστές, ακολουθείται η προσδιορισμένη από τα μαθηματικά ιεραρχία των πράξεων.
  1. Ύψωση σε δύναμη
  2. Πολλαπλασιασμός, Διαίρεση, Πηλίκο ακέραιας διαίρεσης, Υπόλοιπο ακέραιας διαίρεσης
  3. Πρόσθεση, Αφαίρεση
• Β. Σχεσιακοί τελεστές
• Γ. Λογικοί τελεστές

1. 1. 1. όχι
      2. και
      3. ή

Οι λογικοί τελεστές πραγματοποιούν τις λογικές πράξεις σε μια έκφραση. Το αποτέλεσμα μιας λογικής πράξης είναι πάντα Αληθής ή Ψευδής, σύμφωνα με τον επόμενο πίνακα τιμών, όπου με Χ και Υ εννοούνται δύο λογικές εκφράσεις, στις οποίες χρησιμοποιούνται μόνο αριθμητικοί και σχεσιακοί τελεστές.

Λίγοι αλγόριθμοι χρησιμοποιούν μόνο τις δομές ακολουθίας και επιλογής. Στα ρεαλιστικά προβλήματα χρειάζονται συνήθως οι δομές επανάληψης. Χρησιμοποιούνται όταν μια ακολουθία εντολών πρέπει να εκτελεστεί σε ένα σύνολο περιπτώσεων που έχουν κάτι κοινό. Η δομή επανάληψης επιτρέπει την εκτέλεση εντολών περισσότερες απο μια φορές.