Programozási modellek

A programozás nehéz, komoly absztrakciót igénylő tevékenység, ezért tanítása sok nehézségbe ütközhet. Segíthetnek azonban fontos tanítási elvek:

Az előismeretekhez való kapcsolódás elve: egy téma tanítása során kapcsolódni kell az alacsonyabb szintjeihez, továbbá építeni kell a tanulók iskolán kívüli tapasztalataira.

Az egyszerűsítés elve: meg kell könnyíteni a tanulók munkáját, hozzáférhetővé kell tenni az anyagot a számukra egyszerűbb bemutatási módokkal anélkül, hogy az informatika lényege csorbulna.

1. Hétköznapi algoritmusok

Az emberek nap, mint nap algoritmusokat hajtanak végre. A számítógép szintén algoritmus végrehajtó gép, azaz kézenfekvő a számítógépes algoritmusok megértését az emberek hétköznapi algoritmusaihoz kapcsolni.

Első lépésként meg kell érteni azt, hogy mit is nevezünk algoritmusnak. Természetesen itt nem pontos definícióra gondolunk, hanem az algoritmus fogalmának főbb jellemzőire.

A programozásban szereplő algoritmikus struktúrák (szekvencia, elágazás, ciklus) megjelennek a hétköznapi algoritmus végrehajtásban is, sőt sokkal sokszínűbben, mint azt a programozásban általában használjuk. Itt a tanítás tennivalója: a hétköznapi algoritmusvilág sokféleségének leszűkítése a programozás algoritmikus struktúráira.

Az algoritmusvilág után foglalkoznunk kell az adatok világával is. A hétköznapi algoritmusok világában is találkozunk kellékekkel (bemenő adatok), termékekkel (kimenő adatok), valamint a megoldás során használt egyéb dolgokkal (belső adatok). Az adatok lehetnek olyanok, amiket nem bontunk részekre (elemiek), valamint olyanok, amelyek másokból épülnek fel (összetettek). Ezek egy része az algoritmus végrehajtása során nem változik (konstans), más része pedig igen (változó). Azt is megfigyelhetjük, hogy az adatok tipizálhatók (típus).

Azt is megállapíthatjuk, hogy egyrészt hasznos lehet az egyes algoritmusrészletek elnevezése, másrészt pedig a kitalált algoritmus egyes részei olyanok is lehetnek, melyeket a végrehajtó további magyarázatok nélkül nem tud végrehajtani, emiatt azokat tovább kell részekre bontani (eljárás és függvény).

1.1. Forgalomirányító lámpa működési algoritmusa

Írjuk meg egy közlekedési csomópont forgalomirányító lámpája működési algoritmusát!

Ez egy algoritmus, szemben a jelzőlámpa formai leírásával (ami szintén a „jelzőlámpáról szól”), amely semmiképpen sem az. Ez alapján az algoritmus jellemzői a következők:

• végrehajtható,
• lépésekre bontva hajtható végre,
• minden lépés vagy elemi utasítás vagy további algoritmus,
• pontosnak kell lennie meghatározott végrehajtási sorrenddel,
• véges a leírás (bár a végrehajtása korántsem mindig véges).

Értelmezzük az egyes vonásait az algoritmusnak:

• Lehet hozzá végrehajtót (egy valakit, egy gépet, egy processzort, egy LOGO-teknőcöt stb.) találni, neki, az „Ő nyelvén” szól.
• Világos a végrehajtó számára, hogy mit tekintsen lépésnek (a neki szóló „mondat” egy szavának).
• Elemi az, ami értelme felől nincs kétsége a végrehajtónak, „magáért beszél”, és persze képes is ennek szellemében cselekedni. Ha egy lépés önmagában nem egyértelmű (azaz számára új fogalom), akkor azt részletezni, értelmezni kell. Más szóval: meg kell adni a lépés (az új fogalom) részletes (további) részlépésekből összeálló algoritmusát. És ezt mindaddig kell folytatni, amíg a végrehajtásban már csak alapszavakkal kell megbirkóznia a végrehajtónak. Például a Kapcsold ki a piros és sárga lámpát! felbontható két egymásutáni lámpa kikapcsolásra.
• Nemcsak az egyes lépések önálló jelentése kell, hogy tiszta legyen, hanem az is, hogy melyiket mikor kell, lehet elvégezni; ez által lesz az egész algoritmus teljes, pontos. (Ahogy pl. a következő két nyelvtanilag helyes magyar mondat is azonos szavakból áll, de teljesen más értelemmel rendelkezik: „az úr ír”, illetve „az ír úr”, ugyanígy döntő az algoritmus lépéseinek sorrendje is.)
• Ez azt jelenti, hogy előadódhatnak olyan helyzetek, amikor ez a végesen megfogalmazott parancs-sorozat precíz végrehajtása esetén soha sem ér véget.

Vissza a tartalomjegyzékhez