Εισαγωγή στους Αλγόριθμους - 1ον Μάθημα

1. Γ7.1Α Εισαγωγή στους Αλγορίθμους
Χαρακτηριστικά

2.  Να αναφέρουμε και να εξηγούμε τα στάδια
ανάπτυξης ενός προγράμματος.
 Να εξηγούμε την έννοια του αλγορίθμου.
 Να αναφέρουμε απλούς αλγόριθμους από την
καθημερινότητά μας
 Να αξιολογούμε μια σειρά από
βήματα/εντολές και να εξηγούμε αν
αποτελούν ή όχι αλγόριθμο.
 Να αξιολογούμε έτοιμα παραδείγματα και να
διακρίνουμε σε ποια από αυτά παρατηρούνται
ή όχι τα χαρακτηριστικά ενός σωστού
αλγορίθμου (Σαφήνεια/καθοριστικότητα,
αποτελεσματικότητα, περατότητα).

3.  Όλες οι σοβαρές κατασκευές γίνονται με
καλή προεργασία και σχεδιασμό.
 Το ίδιο συμβαίνει και στην πληροφορική.
 Για τη δημιουργία ενός προγράμματος
(λογισμικού) χρειάζεται να περάσουμε
μέσα από μια διαδικασία που
περιλαμβάνει διάφορες φάσεις / στάδια τα
οποία ονομάζονται Κύκλος Ανάπτυξης
Αλγοριθμικής Εφαρμογής.

4. Φάση 1: Καθορισμός του προβλήματος με ακρίβεια
Μελετούμε το πρόβλημα και εντοπίζουμε τις διαδικασίες / λειτουργίες του. Ακολούθως
περιγράφουμε με σαφήνεια και ακρίβεια τι θα κάνει η καθεμιά από αυτές τις διαδικασίες
(βρίσκουμε τα δεδομένα / ζητούμενα).
Φάση 2: Καθορισμός των βημάτων για επίλυση κάθε διαδικασίας
Αναλύουμε την καθεμιά από τις διαδικασίες σε αλγόριθμους. Δηλαδή σε απλά βήματα
τοποθετημένα σε λογική σειρά, έτσι που να δείχνουν πώς θα πραγματοποιείται η κάθε
διαδικασία (θα χρησιμοποιήσουμε λογικά διαγράμματα για την ανάλυση των διαδικασιών
μας σε απλά βήματα).
Φάση 3: Μετατροπή των βημάτων του αλγορίθμου σε πρόγραμμα.
Αφού επιλέξουμε μια γλώσσα προγραμματισμού μετατρέπουμε το κάθε βήμα των
αλγορίθμων (λογικών διαγραμμάτων) στην αντίστοιχη εντολή της γλώσσας αυτής.
Ακολούθως κάνουμε συντακτικό έλεγχο του προγράμματος, ελέγχουμε δηλαδή αν η κάθε
εντολή γράφτηκε σωστά. σύμφωνα με τους κανόνες σύνταξης της συγκεκριμένης
γλώσσας
Φάση 4: Έλεγχος
Εκτελούμε / τρέχουμε το πρόγραμμά μας και βλέπουμε αν παράγει σωστά αποτελέσματα.
Ελέγχουμε, δηλαδή, αν αυτά που καθορίσαμε στη Φάση 2 επιτυγχάνονται. Αν υπάρχουν
λάθη τότε πρέπει να τα διορθώσουμε. Όσες φορές χρειαστούν αλλαγές και διορθώσεις ο
κύκλος ανάπτυξης θα επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά, μέχρι να φτάσουμε σε επιθυμητό
αποτέλεσμα.
Τ
Ε
Κ
Μ
Η
Ρ
Ι
Ω
Σ
Η

5.  Τεκμηρίωση είναι το σύνολο του γραπτού
υλικού που συνοδεύει ένα πρόγραμμα. Δεν
είναι ακόμα μια φάση στην ανάπτυξη ενός
προγράμματος, αλλά μία παράλληλη
διαδικασία που χρησιμοποιείται σε όλα τα
στάδια ανάπτυξης ενός προγράμματος.

6.  Μεταξύ άλλων περιλαμβάνει:
 Για τον χρήστη:
◦ το εγχειρίδιο χρήσης (user manual), το οποίο μας
καθοδηγεί με βήμα προς βήμα οδηγίες, ώστε να
χρησιμοποιήσουμε το πρόγραμμα.
 Για τον προγραμματιστή:
◦ περιλαμβάνει όλα τα εργαλεία τα οποία θα
κάνουν την ανάπτυξη ενός νέου προγράμματος ή
την τροποποίηση ενός υφισταμένου
προγράμματος ευκολότερη.

7.  Ένα από τα δημοφιλέστερα παιχνίδια είναι το FIFA
που κατασκευάζεται από την εταιρεία ΕΑ Sports.
 Στις εκδόσεις του παιχνιδιού πριν από το 2012
παρουσιαζόταν το εξής πρόβλημα.
 Σε περίπτωση δυναμικής διεκδίκησης της μπάλας
(π.χ. τάκλιν) φαινόταν ότι ο ένας παίκτης
«έμπαινε» μέσα στον άλλο.
 Επίσης ο τρόπος με τον οποίον αλληλεπιδρούσαν
οι παίκτες στις διάφορες διεκδικήσεις ήταν
προβλέψιμος.
 Τα προβλήματα διορθώθηκαν στο FIFA 2012 με τη
δημιουργία του Impact Engine, ενός προγράμματος
(μιας διαδικασίας/λειτουργίας) το οποίο να
διαχειρίζεται την αλληλεπίδραση μεταξύ των
παικτών.

9. Φάση 1: Η εταιρεία (EA Sports), αναγνώρισε το πρόβλημα. Αυτό έγινε
τόσο από το προσωπικό της εταιρείας όσο και από τους χρήστες που
άσκησαν κριτική. Αφού έγινε αναγνώριση του προβλήματος, οι
αναλυτές της εταιρείας κατέγραψαν με σαφήνεια το τι έπρεπε να
γίνει.
Φάση 2: Έχοντας μπροστά τους την ανάλυση του προβλήματος, τα
άτομα της ομάδας ανάπτυξης του παιχνιδιού άρχισαν να ψάχνουν και
να σχεδιάζουν τις λύσεις.
Φάση 3: Σε αυτή τη φάση οι προγραμματιστές της εταιρείας
υλοποίησαν τις λύσεις που δόθηκαν από την ομάδα ανάπτυξης.
Φάση 4: Τέλος, ειδικοί gamers ανέλαβαν τον έλεγχο. Έπαιξαν το
παιχνίδι πολλές ώρες προσπαθώντας να εντοπίσουν τυχόν λάθη στο
Impact Engine.
Είναι φανερό ότι αν μια από τις φάσεις του κύκλου
ανάπτυξης δεν σχεδιαστεί σωστά, τότε ολόκληρο
το πρόγραμμα θα αποτύχει.

10.  Αλγόριθμο ονομάζουμε έναν αριθμό από
βήματα γραμμένα σε λογική σειρά, τα
οποία χρειάζονται για την εκτέλεση μιας
εργασίας ή για την επίλυση ενός
προβλήματος.

11. Η λέξη «αλγόριθμος» προέρχεται από μία
μελέτη του Πέρση μαθηματικού του 8ου
αιώνα μ.Χ. Αλ Χουαρίζμι (Abu Ja'far
Mohammed ibn Musa Αl-Khowarismi). Πέντε
αιώνες αργότερα η μελέτη μεταφράστηκε
στα Λατινικά και άρχιζε με τη φράση
"Algorithmus dixit ...." (ο Αλγόριθμος
είπε...). Έτσι το όνομά του ταυτίστηκε με
τη συστηματική, λεπτομερή και ακριβή
περιγραφή του τρόπου επίλυσης κάποιου
προβλήματος, η οποία είναι απαραίτητη
στη διαδικασία δημιουργίας ενός
προγράμματος για τον υπολογιστή.

12.  Στη ζωή μας, σε καθημερινή βάση, εκτελούμε δεκάδες
απλές ή σύνθετες διαδικασίες που μπορούν να
περιγραφούν με αλγόριθμους. Οι διαδικασίες αυτές δεν
είναι απαραίτητο να σχετίζονται με ηλεκτρονικούς
υπολογιστές. Μερικές τέτοιες διαδικασίες (αλγόριθμοι)
είναι οι ακόλουθες:
◦ Ο υπολογισμός του εμβαδού ενός γεωμετρικού σχήματος
 (π.χ. ενός ορθογωνίου)
◦ Εύρεση του μεγαλύτερου ή μικρότερου αριθμού από μία ομάδα
αριθμών
◦ Η αποστολή ηλεκτρονικού μηνύματος μέσω του ηλεκτρονικού
μας υπολογιστή
◦ Ο έλεγχος των φώτων της τροχαίας σε μία πόλη.
◦ Η πορεία που ακολουθεί καθημερινά ένας διανομέας
εφημερίδων για να διανείμει τις εφημερίδες
◦ Ένα ηλεκτρονικό παιχνίδι με πολλά στάδια.

13. 1. Διάβασε το μήκος ορθογωνίου
2. Διάβασε το πλάτος ορθογωνίου
3. Υπολόγισε το εμβαδόν (Εμβαδόν = μήκος * πλάτος)
4. Τύπωσε το εμβαδόν

14. 1. Διάβασε τους 3 αριθμούς (a,b,c)
2. Aν a>b και a>c τότε
3. Τύπωσε a
4. Αλλιώς αν b>a και b>c τότε
5. Τύπωσε b
6. Αλλιώς
7. Τύπωσε c

15. 1. Μπαίνω στην ιστοσελίδα του παροχέα μου.
2. Πληκτρολογώ το User Name μου
3. Πληκτρολογώ το Password μου
4. Επιλέγω «Νέο Μήνυμα»
5. Πληκτρολογώ ή επιλέγω την ηλεκτρονική
διεύθυνση του παραλήπτη
6. Γράφω το μήνυμα
7. Επιλέγω «Αποστολή»
8. Επιλέγω «Έξοδος»

16.  Οι κανόνες σχολικής συμπεριφοράς στην
τάξη.
◦ 1. Ακούω προσεκτικά τον/την καθηγητή/τριά μου!
◦ 2. Προσφέρω τη βοήθειά μου στους συμμαθητές μου!
◦ 3. Σέβομαι και αγαπώ τους συμμαθητές μου!
◦ 4. Σηκώνω το χέρι μου όταν θέλω να μιλήσω!
◦ 5. Ακούω με προσοχή τον συμμαθητή μου!
◦ 6. Ακολουθώ τις οδηγίες του/της καθηγητή/τριάς
μου!
◦ 7. Φροντίζω για την καθαριότητα της τάξης μου!
Οι οδηγίες αυτές δεν αποτελούν αλγόριθμο,
είναι ασύνδετες μεταξύ τους, δεν έχουν κάποια
λογική σειρά και δεν οδηγούν στην παραγωγή
κάποιου συγκεκριμένου αποτελέσματος.

17.  Είναι ξεκάθαρο ότι τα βήματα του
προηγούμενου παραδείγματος δεν
αποτελούν αλγόριθμο.
 Ένας αλγόριθμος δεν αποτελείται από μια
οποιαδήποτε σειρά βημάτων ή εντολών
αλλά μία σειρά από βήματα ή εντολές σε
λογική σειρά και πρέπει επιπρόσθετα να
έχει τα πιο κάτω χαρακτηριστικά:

18.  Σαφήνεια / Καθοριστικότητα
 Περατότητα
 Αποτελεσματικότητα

19.  Κάθε βήμα (εντολή) του αλγορίθμου πρέπει να
είναι απλό και να είναι διατυπωμένο με
σαφήνεια, ώστε να μην υπάρχει αμφιβολία για
τον τρόπο με τον οποίο θα εκτελεσθεί.
 Πρέπει, επίσης, να μπορεί να εκτελεσθεί με
ακρίβεια μέσα σε συγκεκριμένα χρονικά
πλαίσια (πεπερασμένος).
 Για παράδειγμα, η εντολή «προθερμαίνω τον
φούρνο» δεν είναι σαφής, διότι δεν
προσδιορίζει για πόσο χρονικό διάστημα
προθερμαίνω τον φούρνο.

20.  Κάθε αλγόριθμος πρέπει πάντα να
τελειώνει ύστερα από την εκτέλεση ενός
αριθμού βημάτων, με άλλα λόγια δεν
μπορεί να συνεχίζει την εκτέλεσή του για
πάντα.

21.  Να δίνει συγκεκριμένα αποτελέσματα, τα
οποία να μπορούν να εξακριβωθούν από
έναν άνθρωπο, εκτελώντας με «μολύβι και
χαρτί» τις εντολές / βήματα του
αλγορίθμου.
 Επίσης οι εντολές αυτές θα πρέπει να είναι
διατυπωμένες έτσι ώστε να μπορούν να
εκτελεστούν από αυτόν στον οποίο
απευθύνεται ο αλγόριθμος.

22. 1. Διαβάζω αριθμούς
2. Βρίσκω τον μικρότερο
3. Τυπώνω τον μικρότερο
Πρόβλημα
σαφήνειας/καθοριστικότητας
(Πόσους αριθμούς διαβάζω;
Πώς βρίσκω τον μικρότερο;)

23. 1. Κάνε επιτόπου στροφή δεξιά
2. Προχώρα 2 κουτιά ευθεία
μπροστά
3. Αν βγεις σε κάποια από τις 3
εξόδους σταμάτα. Διαφορετικά
επανέλαβε τα βήματα 1 και 2.
Πρόβλημα περατότητας
(Ο αλγόριθμος δεν θα
σταματήσει ποτέ γιατί το
ρομπότ θα κάνει κύκλους μέσα
στον λαβύρινθο και δεν θα
καταφέρει να βγει σε μια από τις
εξόδους).

24. 1. Διάβασε 20 αριθμούς
2. Υπολόγισε τον μέσο όρο
3. Τύπωσε τον μέσο όρο.
Πρόβλημα αποτελεσματικότητας
Η 2η εντολή δεν είναι απλή και
δεν μπορεί να εκτελεστεί
απευθείας από τον υπολογιστή.
Πρέπει να υπολογιστεί πρώτα το
άθροισμα των 20 αριθμών και
μετά ο μέσος τους όρος.