Osnovne vrste i primjeri cikličkih algoritama

Članak je namijenjen osnovnim pojmovima onoga što je ciklički algoritam, koji su zajednički bilo kojem programskom jeziku i programerovoj razini izobrazbe.

Koncept algoritma

Algoritam je niz akcija za postizanje rješenja nekog računalnog i drugog problema u konačnom broju koraka. Akcije (upute) za izvršenje algoritma mogu se izvršiti jedna za drugom (uzastopno), istovremeno (paralelno) ili u proizvoljnom redoslijedu, koristeći cikluse i prijelazne uvjete. Algoritmi se koriste ne samo u programiranju već iu drugim područjima djelovanja, na primjer, u upravljanju proizvodnim i poslovnim procesima.

Ciklički algoritmi

Algoritam se naziva ciklički ako sadrži akcije ili skup postupaka koji se moraju izvesti više puta. Duplicirane algoritamske akcije su tijelo ciklusa. Osim toga, svaki ciklus ima uvjet da izvršenje cikličkog algoritma završava.

Vrste cikličkih algoritama

Svaki ciklički algoritam ima svojstvo ciklusa u svom sastavu, to jest, logičan izraz čiji rezultat određuje hoće li se petlja ponovno izvesti ili će se petlja ukinuti. Po načinu obrade, svi ciklički algoritmi podijeljeni su u tri skupine.

Ciklus s preduvjetom

U takvim cikličkim algoritmima provjerava se stanje trajanja prije obrade petlje tijela, tj. Postoji potreba za ponovnim obradom petlje.

Razmotrite izlaz brojeva od -5 do 0 kao primjer cikličkih algoritama uz pretpostavku:

Elementi algoritma:

1. Postavite početnu vrijednost bazne varijable j na -5.
2. Provjeravamo stanje ciklusa. Stanje je pozitivno, a petlje tijelo je izvršeno po prvi put.
3. Zatim dodamo 1 varijabli j, ponovno provjeravamo stanje ciklusa.
4. Petlja se nastavlja izvršavati sve dok je j manji ili jednak nuli, inače izaći iz petlje na FALSE grani

Ciklus s postconditionom

Provjera stanja provodi se nakon prve obrade petlje i kontrolira izlaz iz njega.

Analizimo izračun zbroja od 1 do broja n kao primjer cikličkih algoritama u kojima se koristi postcondition:

1. Unosimo konačni broj izračuna zbroja n i postavimo nulte početne vrijednosti ukupnog zbroja i brojača ciklusa i.
2. Petlja se izvodi prije provjere prvog stanja.
3. Provjeravamo stanje petlje, tj. Vrijednost brojača i je manja ili jednaka n.
4. Ako je rezultat tog stanja pozitivan, opet izvršavamo petlju, inače završavamo petlju i ispisujemo zbroj na zaslonu ili ispisujemo.

Bezuvjetni ciklus

Obično se koristi u algoritmima kada je unaprijed poznat potreban broj izvršenja petlje, a vrlo često se koristi pri radu s nizovima.

Takav algoritam sadrži tri obvezna elementa:

1. Početna vrijednost, koja se zove parametar petlje, jer se ova varijabla mijenja nakon svakog izvršavanja ciklusa i određuje vrijeme završetka.
2. Vrijednost kojom završava petlja.
3. Korak ciklusa.

Na svakom koraku, program provjerava je li početna vrijednost veća od konačne vrijednosti. A ako je tako, završava ciklus. U suprotnom dodajemo veličinu koraka na početnu vrijednost i ciklus se ponavlja. Treba posebno napomenuti da se bilo koji bezuvjetni ciklus može zamijeniti uvjetnim s pre- ili postconditionom.

Prilikom sastavljanja cikličkih algoritama moraju se pridržavati dva nužna uvjeta. Prvo, da završimo petlju, potrebno je da sadržaj tijela utječe na post ili preduvjet, inače možemo završiti s beskonačnom petljom. No za neke softverske zadatke primjenjuju se takvi ciklusi. Kao primjer cikličkih algoritama koji se izvode na neodređeno vrijeme, možemo navesti operacijski sustav Windows, gdje se beskonačno ciklus mišem koristi za određivanje akcija korisnika. Drugo, varijable proslijeđene petlji moraju osigurati barem jedno izvršenje.

Izračun faktorskih

Za konsolidaciju čitanja dajemo primjer cikličnih algoritama za izračunavanje faktorijalnog broja cijelog broja. Gornji primjer je petlja s preduvjetom, ali moguće je provesti bilo koju vrstu cikličkog algoritma.

• Ulaz: podatak je cijeli broj za koji je definiran faktorij.
• Varijable sustava: parametar ciklusa i, koji zauzima vrijednosti od 1 do podataka u koraku 1.
• Rezultat: varijabilna faktorijalna je faktorska podatkovna brojka, koja je proizvod cijelih brojeva od 1 do podataka.

Razmotrite algoritam u koracima:

1. Algoritam je dobio brojne podatke, za koje je potrebno izračunati faktorijalnu.
2. Varijabilni faktorij, u kojem će biti pohranjeni konačni rezultat, dodjeljuje vrijednost jednog.
3. Organiziramo petlju s parametrom i i startnom vrijednošću 1. Konačna vrijednost je početni broj podataka. Jednom kada je vrijednost brojača i veća, petlja prestaje.
4. Izvršava se ciklus faktorskog izračuna - trenutne vrijednosti faktorijalnog i brojača I se množe.
5. Na vrijednost brojača dodajte jedinicu, provjerite stanje petlje i, ako je rezultat pozitivan, prekinemo je.
6. Nakon posljednje iteracije petlje, vrijednost faktorskih podataka! Ostaje u faktorijalnom i prikazan je ili tiskan.