Основные методы разработки алгоритмов

Общие методы разработки алгоритмов – это наиболее общие подходы к разработке алгоритмов, которые можно применить к самым разнообразным задачам.

Основные методы разработки алгоритмов:

· метод грубой силы (с исчерпывающим перебором в качестве

· специального случая)

· поиск с возвратом

· уменьшение размера задачи

· декомпозиция

· преобразование

· жадные алгоритмы

· итеративное улучшение

· динамическое программирование

· метод ветвей и границ

Замечание: решение некоторых задач требует применения более одного метода.

Метод грубой силы - прямолинейный подход к решению задачи, обычно основанный только на постановке задачи и определениях используемых в ней понятий.

Примеры из информатики:

сортировка выбором и пузырьковая сортировка;

последовательный поиск;

исчерпывающий перебор.

Поиск с возвратом -Улучшенная версия исчерпывающего перебора, которая пытается избежать ложных потенциальных решений путём отбрасывания частично построенных кандидатов, которые

не могут привести к правильному решению задачи.

Метод уменьшения размера задачи может быть определен как подход, который использует связь между решением задачи данного размера и решением той же задачи меньшего размера.

· может быть применен либо сверху вниз, то есть рекурсивно, либо снизу вверх, то есть итеративно

· также известен под именем «индуктивный подход»

Метод декомпозиции можно определить как метод, который рекурсивно делит задачу на несколько подзадач, до тех пор пока они становятся достаточно простыми для прямого решения. Затем эти решения подзадач объединяются, чтобы получить решение первоначальной задачи.

Метод преобразования

Преобразовать

· в более простой случай той же задачи

· в другую форму той же задачи

· в другую задачу с известным решением

Жадный метод – это подход к решению задач оптимизации, в которых на каждом шагу делается выбор, который

· удовлетворяет всем ограничениям задачи;

· локально оптимален;

· необратим.

Жадный подход приводит к корректному решению некоторых задач оптимизации, но не работает для других.

Динамическое программирование

В теории оптимизации этот подход интерпретируется как метод решения оптимизационных задач, которые удовлетворяют принципу оптимальности.

В информатике ДП интерпретируется как подход к решению задач с пересекающимися подзадачами, не обязательно оптимизационного характера:

− решите все меньшие подзадачи, но один раз;

− занесите решения в таблицу;

− возьмите решение для нужного случая из этой таблицы.

Метод ветвей и границ

1) Улучшение поиска с возвратом для оптимизационных

задач

2) Для каждого узла (частично построенного решения) в

дереве пространства состояний метод вычисляет оценку

величины оптимизируемой функции во всех потомках

этого узла (расширений этого частичного решения)

3) Оценка используется для

· отбрасывания бесперспективных вершин

· определения порядка построения дерева (узел с лучшей оценкой обычно исследуется раньше остальных)

 

Вопрос 29

Исполнитель алгоритма - это человек или автомат (в частности, им может быть процессор ЭВМ), умеющий выполнять некоторый, вполне определенный набор действий.
Исполнителя характеризуют:
• среда;
• элементарные действия;
• система команд;
• отказы.
Исполнитель ничего не знает о цели алгоритма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов «почему» и «зачем».
Про компьютер говорят, что он универсальный исполнитель алгоритмов, созданных для обработки информации. Компьютер может исполнять алгоритм, если он написан на одном из языков программирования. Такой алгоритм называют компьютерной программой. Программу можно ввести в память компьютера и запустить её. Тогда она может быть автоматически исполнена компьютером. В этом случае исполнителем алгоритма является компьютер.