ÜNİT E ÜNİTE GİRİŞ. Algoritma Mantığı. Algoritma Özellikleri PROGRAMLAMA TEMELLERİ ÜNİTE 3 ALGORİTMA

Transkript

1 PROGRAMLAMA TEMELLERİ ÜNİTE 3 ALGORİTMA GİRİŞ Bilgisayarların önemli bir kullanım amacı, veri ve bilgilerin kullanılarak var olan belirli bir problemin çözülmeye çalışılmasıdır. Bunun için, bilgisayarlar söz konusu veri ve bilgiler üzerinde matematiksel ve mantıksal işlemleri gerçekleştirirler. Daha sonra da elde edilen sonuçlar programcı veya kullanıcılara sunulur. Ancak bütün bunların olabilmesi için öncelikle, ne yapılmak istendiği, problemin ne olduğunu, hangi veri veya bilgilerin kullanılacağı, hangi işlemleri yapılacağı, ne zaman yapılacağı, nasıl yapılacağı, ne kadar yapılacağı gibi soruların cevaplanması gerekmektedir. Bu nedenle bilgisayarda herhangi bir işlem gerçekleştirmeden ya da program yazmaya başlamadan önce yukarıda bahsedilen sorular belirli bir mantık ve plan çerçevesinde cevaplandırılmalıdır. Bu cevapların sözlü ifadelerle alınmasını sağlayan bütün işlemler bu ünitenin konusunu oluşturan Algoritma olarak kabul edilmektedir. Algoritma Mantığı Bir problemin çözümü için sıralı olarak gerçekleştirilmesi gereken mantıksal adımlar algoritma olarak adlandırılabilir. Algoritma, programlamaya geçmeden önce, yapılması düşünülen işlemlerin belirli bir mantık sıralaması çerçevesinde sözle ifade edilmesidir. Algoritma sözlü ifadelerden oluştuğu için bu aşamada herhangi bir programlama dilini bilmeye veya kullanmaya ihtiyaç duyulmaz. Algoritma programlamaya başlamadan önce gerçekleştirilmelidir. Algoritma oluşturmanın dikkat edilmesi gereken bazı özellikleri olmasına karşın bir programlama kodu gibi formata sahip değildir. Algoritma Özellikleri Bir problemin çözüm yollarının oluşturulması olarak kabul ettiğimiz Algoritma oluşturma, her ne kadar herhangi bir programlama diline bağlı olmaksızın ve çok fazla katı kuralları olmadan gerçekleştirilebilecek söz dizimi olsa da, Algoritma oluştururken dikkat edilmesi gereken bazı özellikler söz konusudur. Bir algoritma oluşturulduğunda aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır. ÜNİTE ÜNİT E Algoritma Başla ve Dur ifadeleri arasında, sözlü ifadelerle satır numarası verilerek düzenlenmelidir

2 A2. Hava sıcaklığını gir A3. Bölge adını gir. A18. Dur Algoritmada önerilen çözüm yöntemi mantıksal bir sıralamaya sahip olmalıdır. A2. Sayı değerlerini gir A3. Sayıları Topla A4. Toplamı yazdır A5. Dur Yukarıdaki algoritmada A2 ile A3 satırlarının yerlerini değiştirdiğinizi düşünün. Bu şekilde bir mantı kurabilir misiniz? Önerilen çözümler, sade ve kesin olmalı A2. X ve Y değişkenlerini tanımla A3. X=5 ise Y nin karesini yazdır A4. X<>5 ise Y nin karekökünü yazdır A5. Dur Yukarıdaki algoritmada X=5 şartı kesin bir ifadedir ve işlemler o şarta bağlı olarak yürütülmektedir. Kafalarda şüphe oluşturabilecek bir ifadenin algoritmalarda kullanılmaması gerekmektedir. Gerçekleştirilecek işlemler sonlu sayıda ve sürede olmalıdır A2. X değişkenini tanımla A3. X= Algoritma A4. X değişkenini 10 defa yazdır A5. Dur Yukarıdaki algoritmada X değişkenine Algoritma ifadesi atanmıştır. Ve X değişkeninin 10 defa yazdırılması istenmiştir. Bu algoritma mantığına göre X değişkeninin taşıdığı değer olan Algoritma ifadesi 10 defa yazdırıldıktan sonra işlem sona erecektir. İşlemlerin bitiş noktalarının belirli olmadığı algoritmalar doğru kabul edilemezler. 2

3 Aynı şekilde bir algoritma herhangi bir işlemin belirli bir süre sonra sonlandırılmasını da dikkate almalıdır. A2. Zaman ve şifre değişkenlerini tanımla A3. Zaman=10 saniye A4. Şifre=123 A5. Eğer zaman<=10 ve Şifre=123 ise işleme devam et A6. Eğer zaman>10 ise işlemi durdur A5. Dur Görüldüğü gibi Algoritmada işlem için 10 saniyelik bir sınırlama getirilmiştir. Algoritmada her satır açık ve eksiksiz olmalıdır. İfadeler düşüncede ikileme yol açmamalıdır. Matematiksel ve mantıksal işlemler belirli bir düzen içerisinde sıralanmalıdır. İşlem sırasının yapılaması düşünülen özel bir değişiklik algoritmada belirtilerek yapılmalıdır. İşlemler amaçlanan çözüme uygun, yeterli ve en kısa şekli ile gerçekleştirilebilecek özellikte olmalıdır. Algoritmalar, karşılaşılabilecek tüm ihtimalleri göz önüne alacak şekilde detaylı planlanmalıdır. Problem Tanımı İnsan zihnini karıştıran, belirsizleştiren her şey problem olarak tanımlanabilir. Problem, hakkında araştırma yapılacak, üzerinde düşünülecek ve çözülmesi gereken sorundur. Problem tanımlaması yapılırken şu hususlara dikkat edilmelidir. Problemin kaynağı belirlenmelidir Problemi doğuran faktörlerin neler olduğu tespit edilmelidir Problemi etkileyen faktörlerin neler olduğu tespit edilmelidir Problemin ne olduğu anlaşılmaya çalışılmalıdır Teorik olarak kütüphanelerden veya diğer kaynaklardan, deneysel olarak da laboratuvarlardan veya çevreden bilgi toplanmalıdır. Problemin ne olduğu tam olarak anlaşıldıktan sonra problemin çözümü için sınırlar belirlenmelidir 3

4 Problem Çözümü Problemin çözümü belirsizliklerin ortadan kaldırılması demektir. Problemi çözmek (belirsizlikleri ortadan kaldırmak) için durumun analiz edilmesi, gerekli bilgilerin toplanması, bunlardan çözüme götürücü olanların seçilmesi ve seçilen bilgilerin uygun biçimde düzenlenerek kullanılması gerekir. Herhangi bir problemin çözümü amacıyla bilgisayar programları hazırlanırken, mantıksal bir akış geliştirilmeli ve sorunun çözüm planı oluşturulmalıdır. Bilgisayarda bir problemin çözüm planı aşağıdaki sıralamaya göre yapılmalıdır. İhtiyaçların belirlenmesi İhtiyacın ne olduğu tespit edilmelidir. Ne yapılmak isteniyor. Eksik olan veya yanlış olan nedir. Neyi düzeltmek veya neyi yeniden düzenlemek istiyoruz. Çalışmayan veya düzgün gitmeyen sistem nedir ve onun yerine nasıl bir sistem oluşturulmalıdır. Problemin Analizi Problemin ne olduğu tam olarak anlaşılmalıdır. Çözümden neler beklenildiği, çözüm sonrası elde edilecek çıktıların neler olacağı kesin olarak belirlenmelidir. Problemin Tasarımı Problemin çözüm adımları belirlenmelidir. Bu aşamanın en önemli noktasını algoritma ve akış şeması oluşturur. Amacın gerçekleşmesine yardımcı olacak iyi tasarlanmış bir algoritma ve akış şeması problemin çözümüne önemli katkı sağlayacaktır. Tasarım sırasında algoritma ve akış şemasının yanı sıra programlamanın gerçekleştirileceği programlama dilinin tespiti de yapılmalıdır. Programlamanın gerçekleştirilmesi Bilgisayarda uygulama yazılımı geliştirmek için x. Ünitede belirtildiği gibi programlama dilleri kullanılır. Programlama dillerinin farklı özelliklere sahip olmaları nedeniyle, geliştirilecek uygulamanın ihtiyaçlarını karşılayabilecek uygun bir yazılımın seçilmesi gerekmektedir. Bu aşamada algoritması ve akış şeması hazırlanmış olan çözüm planının belirlenen programlama dili kullanılarak bilgisayar yazılımına dönüştürülmesi yapılmalıdır. Test 4

5 Geliştirilen yazılım farklı girdiler kullanılarak ve farklı uygulamalar yapılarak test edilmelidir. Elde edilen çıktıların arzu edilen çıktılar olup olmadığı, girdilerin ve çıktıların uyumluluğu gözden geçirilmelidir. Sonuçların istenilen seviyede olması durumunda test aşaması tamamlanacaktır. Aksi halde oluşan hatalar veya istenilmeyen sonuçlar tekrar gözden geçirilerek düzeltilmelidir. Bakım Geliştirilen yazılımda bir müddet sonra yapılması gereken değişikliklerin yapılması, yazılımın çalışması sırasında oluşan donanım ve yazılım hatalarının engellenmesi ve varsa oluşan hataların giderilmesi gibi çalışmalar bakım aşamasında gerçekleştirilir. Ayrıca programın güncel koşullara göre yeniden düzenlenmesi ve gerekiyorsa yeni eklemelerin yapılması da bakım aşamasının ilgilendirir. Gerektiğinde teknolojide meydana gelen gelişmeler sonucunda yazılımın yeni teknolojiye adaptasyonu da bakı aşamasını ilgilendiren konulardandır. Algoritmalarda kullanılan operatörler Şekil 1. 5

6 Örnek Sayısal Operatörler Operatör adı Operatör simgesi Atama = Toplama + Çıkarma - Çarpma * Bölme / Üs alma ^ Tam sayı bölme \ Bölümden kalan Mod Karakter Operatörler Operatör adı Operatör simgesi Birleştirme + String toplama & Karşılaştırma Operatörleri Operatör adı Operatör simgesi Eşit = Eşit değil <> Küçük < Büyük > Küçük eşit <= Büyük eşit >= Mantıksal Operatörler Operatör adı Operatör simgesi NOT Değil AND Ve OR Veya Örnek Algoritmalar Klavyeden girilen iki sayının toplamını bulup yazdıran algoritma. 6

7 Örnek Tartışma Örnek A2. S1, S2 ve Toplam değişkenlerini tanımla A3. S1 ve S2 değişkenleri için sayı değerlerini gir A4. Toplam=S1+S2 A5. Toplam değişkeninin değerini yazdır A6. Dur Klavyeden girilen iki sayıdan büyük olanı bulup yazdıran algoritma. A2. X ve Y değişkenlerini tanımla A3. X ve Y değişkenleri için sayı değerlerini gir A4. Eğer X>Y ise X değişkeninin değerini yazdır A5. Eğer X<Y ise Y değişkeninin değerini yazdır A6. Eğer X=Y ise A3 e git A7. Dur Yukarıdaki örnekte verilen algoritmada iki sayı yerine üç sayı olsaydı algoritma nasıl olurdu. Yani klavyeden girilen üç sayıdan büyük olanı bulup yazdıran algoritma nasıl oluşturulabilir? Düşüncelerinizi sistemde ilgili ünite başlığı altında yer alan tartışma forumu bölümünde paylaşabilirsiniz. Klavyeden girilen birinci sayı ile ikinci sayı arasında kalan sayıları yazdıran algoritma. 7

8 Örnek Örnek A2. X ve Y değişkenlerini tanımla A3. Birinci sayı; X değerlerini gir A4. İkinci sayı; Y değerlerini gir A5. X=X+1 A6. X değişkeninin değerini yazdır A7. Eğer X<Y ise A5 e git A8. Dur -1 değeri girilinceye kadar klavyeden girilen sayıların ortalamasını bulup yazdıran algoritma. A2. Sayaç, Sayı, Toplam ve Ortalama değişkenlerini tanımla A3. Toplam=0, Sayac=0 A4. Sayı değerini gir A5. Eğer Sayı=-1 ise A9 a git A6. Toplam=Toplam + Sayı A7. Sayac=Sayac + 1 A8. A4 e git A9. Ortalama=Toplam/Sayac A10. Ortalama değişkeninin değerini yazdır A11. Dur Klavyeden 1 ile 100 arasında tam sayılar girerek bilgisayar tarafından tutulan bir tam sayıyı tahmin eden ve ve doğru tahminin kaçıncı denemede yapıldığını hesaplayan algoritma. 8

9 Örnek A2. Tutulan, Girilen ve Sayac değişkenlerini tanımla A3. Sayac=0 A4. Tutulan değişkenine bilgisayar tarafından rastgele bir sayı aktar A5. Girilen değişkenine bir sayı gir A6. Sayac=Sayac+1 A7. Eğer Tutulan=Girilen ise A9 a git A8. Eğer Tutulan < Girilen ise Daha küçük bir sayı girin Yaz A9. A5 e git A10. Eğer Tutulan > Girilen ise Daha büyük bir sayı girin Yaz A11. A5 e git A12. Tutulan sayıyı & Sayac &.denemede buldunuz Yaz A13. Dur Tamasayılardan oluşan 20 elemanlı bir sayı dizisindeki pozitif ve negatif sayıların ortalamalarını bulan algoritma. A2. A(Sayı) dizi değişkenini tanımla A3. Poz ve Neg değişkenlerini tanımla A4. Toppoz, Topneg, Ortpoz ve Ortneg değişkenlerini tanımla A5. Sayı=1, Poz=0, Neg=0, Toppoz=0, Topneg=0, Ortpoz=0, Ortneg=0 A6. A(Sayı) değerini gir A7. Eğer A(Sayı)=0 ise A10 a git A8. Eğer A(Sayı)<0 ise Topneg=Topneg+A(Sayı), Neg=Neg+1,A10 a git A9. Toppoz=Toppoz+A(Sayı), Poz=Poz+1 A10. Eğer sayı=20 ise A12 ye git A11. Sayı=Sayı+1, A6 ya git A12. Eğer Poz=0 ise A14 e git A13. Ortpoz=Toppoz/Poz A14. Eğer Neg=0 ise A16 ya git A15.Ortneg=Topneg/Neg A16. Ortpoz ve Ortneg değişkenlerinin değerlerini yazdır A17. Dur 9

10 Örnek Örnek Tartışma Yukarıdaki örnekte verilen tamasayılardan oluşan 20 elemanlı bir sayı dizisindeki pozitif ve negatif sayıların ortalamalarını bulan algoritmadaki 20 elemanlı dizi sıırlaması kaldırılarak istenildiği kadar elemandan oluşan dizideki pozitif ve negatif sayıların ortalamalarını bulan algoritma istenseydi nasıl bir algoritma oluştururdunuz. Erzurum dan İstanbul a gitmek isteyen bir kişinin, uçak bilet ücreti 100 TL nin altında olması durumunda uçak ile aksi takdirde otobüs ile gitmesini düzenleyen algoritma. A2. Ucakbil değişkenini tanımla A3. Ucakbil değişken değeri nedir? A4. Eğer Ucakbil<100 ise A8 e git A5. Eğer Ucakbil>=100 ise A5. İstanbul için otobüs biletini al A6. İstanbul a gitmek için otobüse bin A7. A10 a git A8. İstanbul için uçak biletini al A9. İstanbul a gitmek için uçağa bin A10. Dur N elemandan oluşan bir sayı dizisini küçükten büyüğe doğru sıralayan algoritma. 10

11 Örnek A2. A(Sayı) dizi değişkenini tanımla A3. N, Aktar ve kontrol değişkenlerini tanımla A4. Sayı=1 A5. N değerini gir A6. A(Sayı) değerini gir A7. Eğer Sayı=N ise A10 a git A8. Sayı=Sayı+1 A9. A6 ya git A10. Kontrol=1, Sayı=1 A11. Eğer A(Sayı)<A(Sayı+1) ise A13 e git A12. Aktar=A(Sayı), A(Sayı)=A(Sayı+1), A(Sayı+1)=Aktar, Kontrol=0 A13. Eğer Sayı=N-1 ise A15 e git A14. Sayı=Sayı+1 ve A11 e git A15. Eğer Kontrol=0 ise A10 a git A16. Sayı=1 A17. A(Sayı) değişken değerini yaz A18. Eğer Sayı=N ise A20 ye git A19. Sayı=Sayı+1 ve A17 ye git A20. Dur N elemandan oluşan bir tamsayı dizisinde tek ve çift olan elmanların sayısını bulan algoritma. 11

12 Ödev A2. A(Sayı) dizi değişkenini tanımla A3. Kontrol, N, Tek ve Cift değişkenlerini tanımla A4. Sayı=1, Tek=0, Cift=0 A5. A(Sayı) değerini gir A6. Kontrol=(A(Sayı)\2)*2 A7. Eğer Kontrol=A(Sayı) ise A9 a git A8. Tek=Tek+1 ve A10 a git A9. Cift=Cift+1 A10. Eğer Sayı=N ise A13 e git A11. Sayı=Sayı+1 A12. A5 e git A13. Tek ve Cift değişken değerlerini yazdır A14. Dur N elemanlı bir sayı dizisine girilen rastgele sayıların ortalamasını, girilen en büyük ve en küçük sayıyı ve en büyük sayı ile en küçük sayının farkını bulan algoritmayı olıuşturunuz. Hazırladığınız ödevi sistemde ilgili ünite başlığı altında yer alan ödev bölümüne yükleyebilirsiniz. 12