Inleiding. Algoritmiek

Transcriptie

1 Inleiding Algoritmiek

2 Rush Hour Traffic Jam Game

3 Je krijgt volgend spelbord voorgeschoteld.

4 Alles begint met een probleem. en een duidelijke probleembeschrijving: Wat is de beginsituatie? Wat is het gewenste eindresultaat?

5 Verschuif beurtelings voertuigen horizontaal en vertikaal op de 'sporen' zodat uiteindelijk de rode auto kan buitenrijden.

6 Daarvoor bedenken we een oplossingsmethode. Wat moet erin? / Beginsituatie (A) Wat komt eruit? / Eindresultaat (B) Hoe geraken we van A naar B?

7 En dan zoek je een oplossing

8 Je zoekt een oplossingsmethode en als je die gevonden hebt, wil je die oplossing noteren zodat anderen ze ook kunnen uitvoeren.

9 Bij Rush Hour ziet dat er zo uit

10 Terminologie Probleem Beginsituatie Gewenst eindresultaat Oplossingsstrategie? Algoritme: de opsomming - in een eindig aantal stappen - van alle handelingen die men moet uitvoeren om van een gegeven beginsituatie tot een gewenst eindresultaat te komen. Processor: uitvoerder van het algoritme.

11 Algoritme Het algoritme of de algoritme Meervoud: algoritmes of algoritmen

12 Algoritmes in het dagelijk leven

13 Algoritmes in het dagelijk leven

14 Algoritmes in het dagelijk leven Rugpand: 1. Zet 73 st. op met nld. 2½ needles. Brei 4 cm boordsteek 2. Brei verder met nld. 3 in tricotsteek tot een lengte van 14,4 cm (52 nld.) excl. boord. 3. Armsgat: Kant 2 st. af aan het begin van de volgende 2 nld. Brei tot een armsgathoogte van 11,7 cm (42 nld), tot er 69 st over zijn. Brei verder tot een totale armsgathoogte van 11,7 cm. 4. Hals: Brei beide kanten tegelijkertijd. Brei 20 st., zet de volgende 29 st. op een hulpnaald. Brei de resterende 20 st. met een tweede bol garen. Minder aan de halskant elke naald 2 x 1 st. tot er 18 steken over zijn. 5. Tegelijkertijd, als de armsgathoogte 12,2 cm is (44 nld), met de schouder beginnen. 6. Schoudervorming: Kant 3 x 6 st. af aan de kant van het armsgat.

15 Algoritmes in het dagelijk leven

16 Deelalgoritmen CPR Een algoritme is meestal ingedeeld in verschillende stappen. Iedere stap kan opnieuw gezien worden als een proces om van een bepaalde beginsituatie een bepaald eindresultaat te bereiken. Iedere stap kan bovendien weer als een volledig apart algoritme uitgeschreven worden.??? Controleer of de ogen van de patiënt open zijn. Spreek de patiënt aan en controleer of hij/zij reageert. Iedere afzonderlijke stap binnen een algoritme noemen we daarom een deelalgoritme.

17 Concrete en abstracte deelalgoritmen Bepaalde stappen binnen in een algoritme lijken vanzelfsprekend, vb. "Roep hulp". Dat deelalgoritme kunnen wij zonder verdere uitleg uitvoeren. We spreken dan van een concreet (deel)algoritme of een concrete opdracht. Andere deelalgoritmen kan de processor niet direct uitvoeren. Er zijn bijkomende instructies nodig vooraleer de processor de handeling kan volbrengen. Dat zijn abstracte (deel)algoritmen of abstracte opdrachten. vb. "Open de luchtweg."

18 Probleemanalyse: top-downmethode Deel eerst je probleem op in een aantal grote stappen, een aantal deelproblemen. Dit heet de grofstructuur of het hoofdalgoritme.

19 Stappen die voor de processor abstract zijn, moeten verder uitgewerkt worden. Verfijning

20 Top-down De hierboven beschreven methode om een proces te analyseren, noemt men de top-down ontwerpmethode.

21 Nog een voorbeeld 1 kopje koffie algoritme (1) Kook water (2) Doe koffie in kopje (3) Schenk water in kopje (4) Roer Grofstructuur Proces is in stappen verdeeld Elke stap kan - indien nodig voor processor - beschreven worden door een kleiner en eenvoudiger algoritme

22 (1) Kook water Stapsgewijze verfijning (1) Vul de ketel (2) Zet ketel op fornuis (3) Wacht tot het water kookt (4) Haal de ketel van het fornuis (2) Doe poeder-koffie in kopje (1) Open de koffie-bus (2) Neem er een schepje poeder-koffie uit (3) Doe de koffie in een kopje (4) Sluit de koffie-bus (3) Verfijning

23 Stapsgewijze verfijning De oplossing van een probleem wordt eerst beschreven in grote lijnen (grofstructuur). Doorgaan tot verfijning voldoende gedetailleerd en nauwkeurig is om uitvoering door de betreffende processor mogelijk te maken. Interpretatief vermogen van de processor wordt bekend verondersteld. Stoppen met verfijnen wanneer elke stap van het algoritme in de taal van de processor concreet is geformuleerd.

24 Programmeren = Ontwerpen van een algoritme waarbij de processor een computer is. Programma: de vertaling van een algoritme in een notatie (taal) die door een processor kan geïnterpreteerd en uitgevoerd worden.

25

26 Stappen in de ontwikkeling van een algoritme Probleemdefinitie Benodigde invoer Gewenste uitvoer Probleemanalyse Welke verwerking nodig? Resultaat algoritme Programmeren Ontwerp van de interface: het uiterlijk van het formulier/scherm Omzetten van algoritme in computeropdrachten aan de hand van een programmeertaal Testen Grammaticale fouten Denkfouten (logische fouten) Documentatie Implementatie (in werking stellen) Onderhouden

27 Controlestructuren in een (computer)algoritme Bepalen de volgorde waarin opdrachten worden uitgevoerd. Elk algoritme kan worden geschreven gebruik makend van 3 controlestructuren: sequentie = opeenvolging (van opdrachten) selectie = keuze (tussen opdrachten) iteratie = herhaling (van opdrachten)

28 Een sequentie is een controlestructuur opgebouwd uit één of meer opdrachten die elkaar opvolgen. De volorde is belangrijk. Je mag geen deelalgoritmen van plaats verwisselen.

29 Een selectie is een basisstructuur die een keuze aangeeft tussen twee mogelijke sequenties, gekoppeld aan een voorwaarde.

30 Een iteratie is een controlestructuur die ervoor zorgt dat een bepaalde opdracht of een reeks opdrachten een aantal keer herhaald wordt.

31