Урок 21. Алгоритм знаходження елементів, що задовольняють задані умови

Шановні учні 9-го класу! Сьогодні ми розглянемо захопливу і важливу тему, пов'язану з алгоритмічним підходом до розв'язання завдань в інформатиці. Урок 21 присвячений алгоритмам, які дозволяють знаходити елементи, що задовольняють певні умови. Це важлива частина програмування, яка відкриває перед вами багато можливостей для розв'язання реальних завдань.

Основні теоретичні відомості:

1. Що таке алгоритм:

Алгоритм – це точна послідовність інструкцій або правил, які вказують, як виконати конкретну задачу. У контексті нашого уроку, ми будемо говорити про алгоритми пошуку елементів у наборі даних за заданими умовами.

*2. Оператори вибору:

Для того щоб визначити, чи елемент задовольняє умову, нам знадобляться оператори вибору. Вони дозволяють вам приймати рішення в залежності від того, чи виконується певна умова. Вибіркові конструкції типу "якщо-інакше" виявляться корисними при написанні алгоритмів, які мають враховувати різні сценарії.

*3. Цикли для обробки набору даних:

Алгоритми часто потребують обробки кожного елементу в наборі даних. Використання циклів, таких як цикл "for" або "while", дозволяє ефективно пройтися по всіх елементах масиву чи списку та застосувати до них визначені умови.

*4. Приклад пошуку елементів за умовою:

Давайте розглянемо приклад алгоритму пошуку елементів у списку чисел, які більші за певне значення:

python

numbers = [12, 5, 23, 8, 15, 7]

condition = 10

for number in numbers:

    if number > condition:

        print(number)

В цьому прикладі алгоритм виведе всі числа зі списку, які більше 10.

Приклад алгоритму пошуку елементів, що задовольняють умову, в середовищі Lazarus, використовуючи мову програмування Pascal: 

program SearchAlgorithm;

var

  numbers: array[1..6] of Integer = (12, 5, 23, 8, 15, 7);

  condition: Integer = 10;

  i: Integer;

begin

  // Пошук елементів, які більше за задану умову

  writeln('Елементи, які більше за ', condition, ':');

  for i := 1 to 6 do

  begin

    if numbers[i] > condition then

      writeln(numbers[i]);

  end;

  readln;

end.

Цей приклад має аналогічний принцип до попереднього прикладу на мові Python. Програма виводить числа зі списку, які більше за певне значення (у цьому випадку 10).

• Rод для пошуку елементів, які задовольняють умову, у середовищі Lazarus (Free Pascal):

• Створіть новий проект:

  • Відкрийте Lazarus.

  • Оберіть "File" > "New" > "Project...".

  • Оберіть "Application" та клікніть "OK".

• Додайте код:

  • У головному вікні проекту додайте наступний код:

program SearchAlgorithm;

uses

  Forms, Dialogs;

var

  numbers: array[1..6] of Integer = (12, 5, 23, 8, 15, 7);

  condition: Integer = 10;

  resultString: string;

begin

  // Пошук елементів, які більше за задану умову

  resultString := 'Елементи, які більше за ' + IntToStr(condition) + ':' + LineEnding;

  for i := 1 to 6 do

  begin

    if numbers[i] > condition then

      resultString := resultString + IntToStr(numbers[i]) + LineEnding;

  end;

  // Виведення результату

  ShowMessage(resultString);

end.

• Введення та виконання:

  • Збережіть проект.

  • Клікніть на кнопку "Run" або "F9" для виконання програми.

  • Вікно інформації з'явиться з результатами.

Цей код використовує ShowMessage, щоб показати результати. Вам також може бути цікаво використовувати елементи інтерфейсу для введення умови та відображення результатів.

*5. Застосування алгоритмів в реальному світі:

Алгоритми пошуку є важливим інструментом в різних галузях. Наприклад, в базах даних вони використовуються для вибору конкретних записів, що відповідають певним критеріям. В аналізі даних алгоритми пошуку можуть виявитися вирішальними для виділення потрібної інформації.

Підсумок уроку:

На цьому уроці ми освоїли важливий аспект програмування - алгоритмічний підхід до пошуку елементів, що задовольняють задані умови. Інформатика - це не лише знання конкретної мови програмування, але і вміння створювати ефективні алгоритми для розв'язання реальних завдань. Навички, які ви сьогодні здобули, виявляться корисними у подальшому вивченні інформатики та роботі з даними. Бажаю вам успішних експериментів і творчих рішень!

тест на тему "Урок 21. Алгоритм знаходження елементів, що задовольняють задані умови":

Питання: Що робить алгоритм, який знаходить елементи, що задовольняють умову?

a) Сортує масив.

b) Виводить всі елементи масиву.

c) Шукає елементи, які відповідають певній умові.

Правильна відповідь: c) Шукає елементи, які відповідають певній умові.

Питання: Як виглядає основна частина коду алгоритму у мові програмування Pascal (Lazarus)?

a) if condition then

b) for i := 1 to n do

c) while condition do

Правильна відповідь: b) for i := 1 to n do

Питання: Яким чином відображається результат алгоритму в прикладі коду?

a) За допомогою Console.WriteLine.

b) За допомогою print.

c) За допомогою ShowMessage.

Правильна відповідь: c) За допомогою ShowMessage.

Питання: Якщо умова алгоритму - знайти елементи, більші за 20, і вихідні дані: [15, 25, 30, 18, 22], яким буде результат?

a) 25, 30, 22

b) 30, 22

c) 15, 25, 30, 22

Правильна відповідь: a) 25, 30, 22

Питання: Що відбувається на кожній ітерації циклу у коді алгоритму?

a) Елемент додається до суми.

b) Перевіряється умова і, якщо вона виконується, елемент виводиться.

c) Елемент перевіряється на відповідність умові.

Правильна відповідь: c) Елемент перевіряється на відповідність умові.

Питання: Які вимоги визначає умова задачі для пошуку елементів?

a) Знайти всі парні елементи.

b) Знайти найменший елемент.

c) Знайти елементи, що більші за певне число.

Правильна відповідь: c) Знайти елементи, що більші за певне число.

Питання: Яким чином можна адаптувати алгоритм для інших умов?

a) Змінити всі змінні на нові.

b) Можна використовувати той самий код, просто змінюючи умову в алгоритмі.

c) Переписати алгоритм заново.

Правильна відповідь: b) Можна використовувати той самий код, просто змінюючи умову в алгоритмі.

Питання: Яким чином алгоритм взаємодіє з вхідними даними у коді?

a) Зчитує дані з файлу.

b) Використовує вже визначений масив numbers.

c) Очікує введення користувача.

Правильна відповідь: b) Використовує вже визначений масив numbers.

Питання: Яким чином можна оптимізувати алгоритм?

a) Замінити цикл на рекурсію.

b) Зменшити кількість змінних.

c) Використовувати більш ефективну умову.

Правильна відповідь: c) Використовувати більш ефективну умову.

Питання: Які можливі недоліки алгоритму?

a) Займає багато часу на виконання.

b) Виводить неправильні результати.

c) Не виявлено елементів, що задовольняють умову.

Правильна відповідь: a) Займає багато часу на виконання.

Практична робота 

Задача 1: Пошук парних чисел в масиві

Умова: Дано масив цілих чисел. Потрібно знайти всі парні числа.

Розв'язок на Python:

python

Копіювати код

# Вхідні дані

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

even_numbers = []

# Алгоритм пошуку парних чисел

for num in numbers:

    if num % 2 == 0:

        even_numbers.append(num)

print("Парні числа:", even_numbers)

Розв'язок на Lazarus:

1. Алгоритм створення проекту:

   • Створити новий проект у Lazarus.

   • Додати елементи: кнопка (Button1), текстове поле для виведення результату (Memo1).

   • Написати код для обробки події кнопки.

2. Код Lazarus:

pascal

Копіювати код

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

  numbers: array[1..10] of Integer = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);

  even_numbers: TStringList;

  num: Integer;

begin

  even_numbers := TStringList.Create;

  for num in numbers do

    if num mod 2 = 0 then

      even_numbers.Add(IntToStr(num));

  Memo1.Lines.Clear;

  Memo1.Lines.Add('Парні числа:');

  Memo1.Lines.Add(even_numbers.Text);

  even_numbers.Free;

end;

3. Події та обробники:

   • Подія OnClick для кнопки Button1.

Задача 2: Пошук чисел, більших за задане число

Умова: Дано масив чисел та певне значення. Потрібно знайти всі числа, більші за задане значення.

Розв'язок на Python:

python

Копіювати код

# Вхідні дані

numbers = [1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15]

threshold = 7

greater_than_threshold = []

# Алгоритм пошуку чисел, більших за поріг

for num in numbers:

    if num > threshold:

        greater_than_threshold.append(num)

print(f"Числа більші за {threshold}:", greater_than_threshold)

Розв'язок на Lazarus:

1. Алгоритм створення проекту:

   • Створити новий проект.

   • Додати елементи: кнопка (Button1), текстове поле для виведення результату (Memo1), поле для введення порогу (Edit1).

2. Код Lazarus:

pascal

Копіювати код

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

  numbers: array[1..8] of Integer = (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15);

  threshold, num: Integer;

  greater_numbers: TStringList;

begin

  threshold := StrToInt(Edit1.Text);

  greater_numbers := TStringList.Create;

  for num in numbers do

    if num > threshold then

      greater_numbers.Add(IntToStr(num));

  Memo1.Lines.Clear;

  Memo1.Lines.Add('Числа більші за ' + IntToStr(threshold) + ':');

  Memo1.Lines.Add(greater_numbers.Text);

  greater_numbers.Free;

end;

3. Події та обробники:

   • Подія OnClick для кнопки Button1.

Задача 3: Пошук слів, довжина яких перевищує задану

Умова: Дано масив слів та певне значення. Потрібно знайти всі слова, довжина яких більша за задану.

Розв'язок на Python:

python

Копіювати код

# Вхідні дані

words = ["apple", "banana", "kiwi", "orange", "grape"]

threshold_length = 5

long_words = []

# Алгоритм пошуку слів, довжина яких перевищує поріг

for word in words:

    if len(word) > threshold_length:

        long_words.append(word)

print(f"Слова довжиною більше за {threshold_length} символів:", long_words)

Розв'язок на Lazarus:

1. Алгоритм створення проекту:

   • Створити новий проект.

   • Додати елементи: кнопка (Button1), текстове поле для виведення результату (Memo1), поле для введення порогу довжини слова (Edit1).

2. Код Lazarus:

pascal

Копіювати код

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

  words: array[1..5] of string = ('apple', 'banana', 'kiwi', 'orange', 'grape');

  threshold_length: Integer;

  word: string;

  long_words: TStringList;

begin

  threshold_length := StrToInt(Edit1.Text);

  long_words := TStringList.Create;

  for word in words do

    if Length(word) > threshold_length then

      long_words.Add(word);

  Memo1.Lines.Clear;

  Memo1.Lines.Add('Слова довжиною більше за ' + IntToStr(threshold_length) + ':');

  Memo1.Lines.Add(long_words.Text);

  long_words.Free;

end;

3. Події та обробники:

   • Подія OnClick для кнопки Button1.

Пояснення елементів на формі Lazarus:

1. Елементи на формі:

   • Button1 — Кнопка для запуску алгоритму.

   • Memo1 — Текстове поле для виведення результатів.

   • Edit1 — Поле для введення значення порогу (для задачі з числом чи довжиною слова).

2. Події:

   • Button1.OnClick — Подія для кнопки, яка викликає обробник події, що виконує алгоритм пошуку.

Ці задачі на Python та Lazarus допоможуть учням зрозуміти основи пошуку елементів за умовою та застосовувати ці знання на практиці.