Algoritm va ulаrning хоssаlаri. Muallif: Mengliyev sh. Qo`shilgan sana: 2014-09-07 Algoritmlаr, ulаrning хоssаlаri. Bеrilish usullаri vа strukturаlаri

ALGORITM TILI HAQIDA

I-BOB.  ALGORITM TILI HAQIDA

1.1 Algoritmik tillarning umumiy tavsifi

            Ma'lumki EHM berilgan algoritmlarni formal bajaruvchi avtomat hisoblanadi, shuning uchun biror masalani EHMda yechishda unga mos algoritmni berish zarur.Algoritmni EHMga uzatishda esa uni maxsus «mashina tili»ga o'girib mashina kodida yozilgan dasturga aylantiriladi. Shu bilan bir qatorda EHMning turli xil tiplari turlicha tillarga ega bo'ladi, ya'ni biror EHM uchun yozilgan dastur boshqa EHM uchun tushunarsiz bo'lishi mumkin. Shunday qilib, har bir EHM faqat o'zining «mashina tili»da yozilgan dasturlarnigina tushunishi va bajarishi mumkin.

            Mashiaa kodida yozilgan dasturlarning ko'rinish sifati juda kambag'aldir, chunki bu dasturlar faqat 0 va 1 laming maxsus ketma-ketligidan tashkil topadi. Bu esa mutaxassis bo'lmagan odamga tushunarsiz bo'lib, dastur tuzishda noqulayliklar keltirib chiqaradi.

            Aytib o'tilganlardan shuni xulosa qilish mumkinki, ma­shina tilidan foydalanish odam uchun uni qiziqtirgan, ya'ni yechishi lozim bo'lgan masalaning algoritmini ishlab chiqishda va yozishda juda katta qiyinchiliklar va muammolar tug'diradi.                                                       

Yuqorida aytib o'tilgan qiyinchiliklarni bartaraf qilish, dasturchining ishini osonlashtirish va yaratilgan dastur­larning ishonchlilik darajasini oshirish maqsadida yuqori darajadagi dasturlash tillari yoki algoritmik tillar yaratilgan.

Algoritmik tillarning mashina tillaridan asosiy farqlari sifatida quyidagilarni ko'rsatish mumkin:

            —  mashina tili alifbosidan algoritmik til alifbosining o'ta kengligi;

            — tuzilgan dastur matnining ko'rinish sifatini keskiri oshiradi;

            —  ishlatilishi mumkin bo'lgan amallar majmui mashi­na amallari majmuiga bog'liq emas;

            —  bajariladigan amallar odam uchun qulay ko'rinishda, ya'ni amalda qabul qilingan matematik belgilashlarda beriladi;

            —  amallar operandlari uchun dasturchi tomonidan beriladigan shaxsiy ismlar qo'yish mumkinligi;

            — mashina uchun ko'zda tutilgan ma'lumot tiplaridan tashqari yangi tiplar kiritish imkoniyati yaratilganligi.

            Shunday qilib, ma'lum ma'noda aytish mumkinki, al­goritmik tillar mashina tiliga bog'liq emas.

            Yuqorida aytilganlardan kelib chiqqan holda ma'lum bo'ldiki, algoritmik tilda yozilgan masala yechimining algoritmi to'g'ridan-to'g'ri EHMda bajarilishi mumkin emas ekan. Buning uchun esa, algoritm oldindan ishlatilayot-gan EHMning mashina tiliga translyator (kompilyator yoki interpretator) yordamida o'girilishi lozim. Translyator — mashina tilida yozilgan maxsus dastur bo'lib, uning asosiy maqsadi algoritmik tillarda yozilgan dastur matnini EHM tiliga tarjima qilishdan iboratdir.

            Amalda dasturlashda foydalanilayotgan algoritmik til­lar o'z ma'nosiga ko'ra algoritmni so'zli-formulali yozish uslubiga o'xshab ketadi, ya'ni ma'lum bir qism ko'rsatmalar oddiy matematik formulalar, boshqa qismlar esa so'zlar yordamida ifodalanishi mumkin. Misol sifatida n va m natural sonlarning eng katta umumiy bo'luvchisi (EKUB)ni topish algoritmini ko'rib chiqaylik:

            1.  A=n, B-m deylik

            2.  Agar A=B bo'lsa 5-bandga, aks holda 3-bandga o't.

            3.  Agar A>B bo'lsa A ning yangi qiymati deb А—В ni qabul qil, В ni qiymatini o'zgartirma; aks holda В ning yangi qiymati deb B—A ni qabul qil, A ning qiymatini o'zgartirma.

            4.  2-bandga o't.

            5.  ЕКUВ=A va hisobni to'xtat.

Ushbu algoritmni qisqaroq ko'rinishda quyidagicha ifodalashimiz ham mumkin:

            1.  A=n, B=m deylik;

            2.  Agar A>B bo'lsa A=A—В aks holda B=B—A, A=B bo'lguncha 2-bandni takrorla.

            3.  EKUB=A va hisobni to'xtat.

            Ushbu misoldan ko'rinib turibdiki algoritmlarni bunday yozish uslubi odam uchun ham qulay va ham tushunarlidir. Lekin bu uslubda ham ma'lum kamchiliklar ko'zga tashlanadi:

            — algoritmni ortiqcha ko'p so'zli va uzun deyish mum­kin;

            — bir xil ma'nodagi ko'rsatmani turli xil uslublarda berish mumkinligi;

            — bunday erkin ko'rinishda ifodalangan algoritmni EHM tiliga o'tkazish imkoniyati kamligi.

            Yuqoridagi kabi kamchiliklarni bartaraf qilish uchun formallashgan, qat'iy aniqlangan algoritmik tillar ishlab chiqilgan. Algoritmik tillar uchta o'zakdan tashkil topadi: til alilbosi, sintaksisi va semantikasi.

            Til alifbosi shu tilgagina tegishli bo'lgan chekli sondagi belgilardan tashkil topadi. Dastur matnini yozishda faqat shu belgilardangina foydalanish mumkin, boshqa belgilarni esa til tanimaydi, ya'ni ulardan foydalanish mumkin emas.

            Til sintaksisi alfavit harflaridan tashkil topgan bo'lib, V mumkin bo'lgan konstruksiyalarni aniqlovchi qoidalar tizimidir. Mazkur tilda ifoda etilgan to'la algoritm va uning alohida hadlari shu konstruksiyalar orqali ifoda qilinadi. Shunday qilib, belgilarning har qanday ketma-ketligini, hamda mazkur tilning matni to'g'riligi yoki noto'g'riligini Nil sintaksisi orqali bilib olamiz.

           Til semantikasi algoritmik tilning ayrim konstruksiyalari uchun qoidalar tizimini tushuntirishga xizmat qiladi.

            Endi algoritmik tiliarning qaysilari amalda ko'proq ishlatilishi haqida fikr yuritsak. Ma'lumki, 70-yillarda bir guruh muammoliyo'naltirilgan algoritmik tillar yaratilgan bo'lib, bu dasturlash tillaridan foydalanib juda ko'p sohalardagi muammoli vazifalar hal qilingan. Hisoblash jarayonlarining algoritmlarini ifodalash uchun Algol-60 va For­tran tillari, iqtisodiy masalalar algoritmlari uchun Kobol va Algek tillari, matnli axborotlarni tahrir qilish uchun esa Snobol tillari ishlatilgan. Sanab o'tilgan bu algoritmik tillar asosan katta hajmli, ko'pchilikning foydalanishiga mo'ljallangan EHMlar uchun mo'ljallangan edi.

            Hozirda insoniyat faoliyatining barcha jabhalariga shaxsiy elektron hisoblash mashinalari (SHEHM) shaxdam qadamlar bilan kirib bormoqda. Asosan SHEHMlarga mo'ljallangan, hamda murakkab jarayonlarning hisob ishlarini bajarish va juda katta ma'lumotlar tizimi bilan ishlashni tashkil etuvchi yangi algoritmik tillar sinfi borgan sari kengayib bormoqda. Bu tillar jumlasiga quyidagi tillarni kiritish mumkin:

            ■   Beysik tili;

            ■   Paskal tili;

            ■   Si tili va hokazo.

Dastur tuzishni o'rganishni boshlovchilarga mo'ljallan­gan, savol-javob tizimida ishlaydigan, turli-tuman jarayonlar algoritmini yozishga qulay bo'lgan tillardan biri BEYSIK(BASIC) tilidir. Beysik tilining nomi ingliz so'zi (Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code) ning o'qilishiga mos kelib, boshlovchilar uchun belgili ko'rsatmalar kodi(tili) degan ma'noni anglatadi. Beysik tilini yaratish ustidagi ishlar 1963 yilning yozidan boshlangan. Tilning ijodkorlari taniqli olimlar T.Kurs va J.Kemenilar hisoblanadi. Hozirga kelib Beysik tilining turli xil yangi ko'rinishlari ishlab chiqilmoqda va ulardan foydalanib millionlab dasturchilar ajoyib dasturlar yaratishmoqda.

            Endi nisbatan mukammalroq bo'lgan Paskal va Si al­goritmik tillari haqida qisqacha fikr yuritsak.

            Paskal tili 1969 yili N.Virt tomonidan yaratilib, mash-hur olim Blez Paskal nomi bilan ataldi. Bu til N.Virtning o'ylashi bo'yicha dasturlashning zamonaviy texnologiyasiga va uslubiga, strukturali dasturlash nazariyasiga asoslangan hamda boshqa dasturlash tillariga nisbatan mu-ayyan ustunlikka ega bo'lgan til bo'lishi lozim edi. Mazkur til:     

            1.  Dasturlash konsepsiyasini va strukturasini tizimli (sistemali) va aniq     ifodalaydi;

            2.  Dastur tuzishni tizimli olib borish imkonini beradi;

            3.  Dastur tuzish uchun boy termin va struktura tarh-lariga ega;

            4.  Yo'l qo'yilgan xatoliklarni tahlil qilishning yuqori darajadagi tizimiga ega.

            1981 yili Paskal tilining halqaro standarti taklif etildi va IBM PC tipidagi shaxsiy komputerlarda Paskal tili­ning Borland firmasi tomonidan ishlab chiqilgan Turbo-Paskal oiladosh tili keng qo'llanila boshlandi. Hozirda Turbo-Paskalning bir qancha versiyalari yaratilib, yuqori darajadagi dasturlar yaratish imkoniyatlari borgan sari kengaytirilib borilmoqda:

            4.0 versiyasidan boshlab dastur yozishni, tahrir qilishni va natijalar olishni osonlashtirish uchun yangi integrallasngan muhit hosil qilindi;

            5.5 versiyasining paydo bo'lishi bilan Turbo-Paskalda ob'ektli dasturlash imkoniyati paydo bo'ldi;

            6.0 versiyasidan boshlab esa Paskal dasturi ichiga quyi dasturlash tili bo'lmish Assembler tilida yozilgan dastur-larni qo'shish holati hosil qilindi. Shu bilan bir qatorda tilning integrallashgan muhiti ham bir qator o'zgarishlarga duchor bo'ldi.

            Si tili 1972 yili D.Richi tomonidan turli xil EHMlar uchun universal til sifatida ishlab chiqilgan va dasturchi dastur tuzish jarayonida hisoblash mashinasining imkoniyatlaridan keng foydalanishi mumkin. Shuning uchun, bu til barcha narsani qilishga qodir degan tushuncha hosil bo'lgan.

            Hozirda amalda foydalanilayotgan ko'pgina operatsion tizimlar Si tilida yaratilgan.

Metalingvistik formulalar tili 

            Algoritmik tilning sintaksis qoidalarini yozish va tushuntirish uchun ham qandaydir til lozim bo'ladi. Bu til bilan dasturlashning algoritmik tillarini almashtirib yubormaslik kerak. Kiritilishi kerak bo'lgan bu til dasturlash tilini aniqlash uchun kerak bo'ladi. Bu til «meta till»deb ataladi. Tilni ifodalashda Bekus-Naurning metalingvistik formulalaridan (BNF) foydalaniladi.-

BNF tilida dasturlash tillarining sintaksisi ixcham va formulalar ko'rinishida aniqlanadi. Bu formulalar oddiy arifmetik formulalarga o'xshab ketadi, shuning uchun ham ularni metalingvistik formulalar (qisqacha metaformula) deb ataladi.

Metaformulaning o'ng va chap qismlari «::=» belgisi bilan ajratiladi. Belgining ma'nosi «aniqlanishi bo'yicha shunday» jumlasiga yaqinroq. Bu belgining o'ng tomonida meta o'zgaruvchi, chap tomonida esa meta o'zgaruvchining qiymatlar to'plami yotadi. Tushunishga oson bo'li­shi uchun meta o'zgaruvchilar, yoki ularning qiymatlari burchak qavslar («<» va «>») ichiga olib yoziladi. Masa­lan , , va hokazo.

            Meta o'zgaruvchilarning meta qiymatlari bir necha mumkin bo'lgan konstruksiyalardan tashkil rtopishi mumkin. Bu holda konstruksiyalar o'zaro tik chiziq ( | ) bilan ajratiladi. Bu belgining ma'nosi «yoki» so'ziga yaqinoq tushunchadir.

Metaformulalarga misollar:

1.::= A | В

::= | + | —

bu formuladan deganda A yoki В harf-lari tushuniladi, tushunchasi ostida quyidagi 10 ta holning biri bo'lishi mumkin:

          

            2.  ::= 0|l

            3.  ::=   |  

            3-misolda o'ng tomonda aniqlanayotgan tushuncha yotibdi, bu meta formulalarning rekursiv xossasiga ega ekanligini ko'rsatadi.

            Meta formulalarni yozishda «{», «}» qavslar uchrab turadi. Bu qavs ichiga olib yozilgan konstruksiya takrorlanuvchi konstruksiya hisoblanadi.

Автор: Oybek Umarov