Algoritm tushunchasi va ulardan foydalanish

7. Takrorlanuvchi algoritmlar
Agar biror masalani yechish uchun zarur bo‘lgan amallar ketma-ketligining ma’lum bir qismi biror parametrga bog‘liq holda ko‘p marta qayta bajarilsa, bunday jarayon takrorlanuvchi algoritm deyiladi. Takrorlanuvchi algoritmlarga misol sifatida odatda qatorlarning yig‘indisi yoki ko‘paytmasini hisoblash jarayonlarini qarash mumkin.


1-misol. Birdan n gacha bo‘lgan natural sonlarning yig‘indisini hisoblash algoritmini tuzaylik. Masalaning matematik modeli quyidagicha:
n

S =1+ 2 + 3+...+ n =∑i


i=1
Bu yig‘indini hisoblash uchun, avvalo, natiga boshlangich qiymatini S=0 va indeksning boshlangich qiymatini i =1 deb olamiz va joriy amallar S = S + i va i = i + 1 hisoblanadi. Bu erda birinchi va ikkinchi qadamlar uchun yig‘indi hisoblandi va keyingi qadamda i parametr yana bittaga orttiriladi va navbatdagi qiymat avvalgi yig‘indi S ga qo‘shiladi. Mazkur jarayon shu tartibda indeksning joriy qiymati i≤ n sharti bajarilmaguncha davom ettiriladi va natijada, izlangan yig‘indiga ega bo‘lamiz. Ushbu fikrlarni quyidagi so‘zlar orqali ifodalangan algoritm bilan ifodalash mumkin:
kiritish (n);
S= 0 - natijaning boshlang‘ich qiymati;
i= 1 - indeksning boshlang‘ich qiymati;
S= S + i - natijaning joriy qiymatini hisoblang;
i= i+ 1- indeksning joriy qiymatini hisoblang;
agar (i ≤ n) sharti tekshirilsin va u bajarilsa => (4) ; 7) muhrlash (S).

Bu jarayonga mos keladigan blok-sxemaning ko‘rinishi 1.13-rasmda tasvirlangan.

1.13-rasm. 1 dan n-gacha bo‘lgan sonlar yig‘indisini hisoblash blok-sxemasi
Yuqorida keltirilgan so‘zlar asosida ifodalangan algoritm va blok-sxemadan ko‘rinib turibdiki, amallar ketma-ketligining ma’lum qismi parametr i ga nisbatan n marta takrorlanadi.

2-misol. Quyidagi ko‘paytmani hisoblash algoritmi va blok-sxemasini tuzaylik: P= 1⋅2⋅3⋅⋅⋅n = n! (odatda, 1 dan n gacha bo‘lgan natural sonlarning
ko‘paytmasi n! ko‘rinishda belgilanadi va “en” faktorial deb ataladi: P=n!
n
( jarayonning matematik modeli: P =∏i ) [2, 57-58 b.].


i=1
Ko‘paytmani hosil qilish algoritmi ham yig‘indini hosil qilish algoritmiga o‘xshash, faqat ko‘paytmani hosil qilish uchun, avvalo, i=1 da P= 1 deb olinadi, so‘ngra i= i +1 da P= P∗i munosabatlar hisoblanadi. Keyingi qadamda i parametrning qiymati yana bittaga orttiriladi va navbatdagi qiymat avvalgi hosil bo‘lgan ko‘paytma - P ga ko‘paytiriladi. Bu jarayon shu tartibda to i ≤ n sharti bajarilmaguncha davom ettiriladi va natijaviy ko‘paytmaning qiymatiga ega bo‘lamiz. Quyidagi so‘zlar orqali ifodalangan algoritmda bu fikrlar o‘z aksini topgan:
kiritish (n);

P= 1 - natijaning boshlang‘ich qiymati; 3) i= 1 - indeksning boshlang‘ich qiymati;

P= P∗i - natijaning joriy qiymatini hisoblash;

i= i+1 - indeksning joriy qiymatini hisoblash;

agar (i <= n) shart bajarilsa, u holda => (4); 7) muhrlash (P).
Bu algoritmga mos blok-sxema 1.14-rasmda keltirilgan.



1.14-rasm. 1 dan n gacha bo‘lgan sonlar ko‘paytmasini hisoblash blok-sxemasi
Yuqorida ko‘rilgan yig‘indi va ko‘paytmalarning blok-sxemalaridagi takrorlanuvchi qismlariga (punktir chiziqlar ichiga olingan) 1.14 rasmdagi sharti keyin berilgan takrorlanuvchi struktura mos kelishini ko‘rish mumkin.

3-misol. Yuqoridagi blok-sxemalarda shartni oldin tekshiriladigan holatda
n
chizish mumkin edi. Masalan, S =∑i yig‘indini xisoblash algoritmi tadqiqi i=1

keltiriladi. Bu masalani yechishda algoritmning takrorlanuvchi qismiga quyidagi sharti oldin berilgan takrorlanuvchi strukturaning mos kelishini ko‘rish mumkin.

kiritish (n);
S=0;
i = 0;

agar ( i > n ) => (8);

i = i + 1;
S = S + i ;
shartsiz o‘tish=> (4); 8) muhrlash (S).

Bu algoritmga mos blok-sxema 1.15- rasmda keltirilgan.

1.15-rasm. 1 dan n gacha bo‘lgan sonlar yig‘indisini hisoblash blok-sxemasi
4-misol. Haqiqiy x sonining n chi darajasini hisoblash masalasi ko‘riladi.
Uning matematik modeli: q = xⁿ ko‘rinishga ega.
Takrorlanuvchi jarayonni tashkil etish quyidagidan farqli, yuqoridagilar bilan bir xil:
- ko‘paytirish jarayoni uchun boshlang‘ich qiymat berilishi: q = 1 ; - joriy natijani hisoblash: q = q * x ifoda bo‘yicha amalga oshiriladi.

Shunday qilib, x ning n chi darajasini hisoblash uchun takrorlanuvchi jarayonni tashkil etish blok-sxemasi 1.16-rasmda keltirilgan.

1.16-rasm. Hisoblash blok-sxemasi
5-misol. Quyidagi munosabatni hisoblash kerak bo‘lsin [2, 55-56 b.]:
n x i