Задача №14. Выполнение алгоритма.

Автор материалов - Лада Борисовна Есакова.

В этой задаче используется, в основном, описание алгоритмов на псевдокоде (условном алгоритмическом языке, включающем в себя и элементы языка программирования, и элементы обычного естественного языка).

Основные конструкции псевдокода описаны перед текстом задачи.

Исполнитель чертежник

Пример 1.

Ис­пол­ни­тель Чертёжник пе­ре­ме­ща­ет­ся на ко­ор­ди­нат­ной плос­ко­сти, остав­ляя след в виде линии. Чертёжник может вы­пол­нять ко­ман­ду сме­стить­ся на (a, b), где a, b – целые числа. Эта ко­ман­да пе­ре­ме­ща­ет Чертёжника из точки с ко­ор­ди­на­та­ми (x, y) в точку с ко­ор­ди­на­та­ми (x + a; y + b).

На­при­мер, если Чертёжник на­хо­дит­ся в точке с ко­ор­ди­на­та­ми (4, 2), то ко­ман­да сме­стить­ся на (2, -3) пе­ре­ме­стит Чертёжника в точку (6, -1).

Цикл

ПО­ВТО­РИ число РАЗ

по­сле­до­ва­тель­ность ко­манд

КОНЕЦ ПО­ВТО­РИ

озна­ча­ет, что по­сле­до­ва­тель­ность ко­манд будет вы­пол­не­на ука­зан­ное число раз (число долж­но быть на­ту­раль­ным).

Чертёжнику был дан для ис­пол­не­ния сле­ду­ю­щий ал­го­ритм (бук­ва­ми n, a, b обо­зна­че­ны не­из­вест­ные числа, n>1):

НА­ЧА­ЛО

сме­стить­ся на (60, 100)

ПО­ВТО­РИ n РАЗ

сме­стить­ся на (a, b)

сме­стить­ся на (33, 44)

КОНЕЦ ПО­ВТО­РИ

сме­стить­ся на (13, 200)

сме­стить­ся на (-1, 60)

КОНЕЦ

Ука­жи­те наи­боль­шее воз­мож­ное зна­че­ние числа n, для ко­то­ро­го най­дут­ся такие зна­че­ния чисел a и b, что после вы­пол­не­ния про­грам­мы Чертёжник воз­вра­тит­ся в ис­ход­ную точку.

 

Решение:

В результате выполнения алгоритма Чертежник переместится

по оси х на:

60 + n*a + n*33 + 13 – 1

по оси y на:

100 + n*b + n*44 + 200 + 60

Известно, что в результате перемещения Чертежник вернулся в исходную точку, т.е. перемещение по оси х равно нулю, и перемещение по оси y равно нулю:

60 + n*a + n*33 + 13 – 1 = 0

100 + n*b + n*44 + 200 + 60 = 0

Т.е.

n*(a + 33) = -72

n*(b + 44) = -360

Наибольшее n – это наибольший общий делитель чисел -72 и -360. Это число 72.

Ответ: 72

 

Исполнитель робот

Пример 2.

Си­сте­ма ко­манд ис­пол­ни­те­ля РОБОТ, «жи­ву­ще­го» в пря­мо­уголь­ном ла­би­рин­те на клет­ча­той плос­ко­сти:

вверх

вниз

влево

впра­во

При вы­пол­не­нии любой из этих ко­манд РОБОТ пе­ре­ме­ща­ет­ся на одну клет­ку со­от­вет­ствен­но (по от­но­ше­нию к на­блю­да­те­лю): вверх ↑, вниз ↓, влево ←, впра­во →.

Че­ты­ре ко­ман­ды про­ве­ря­ют ис­тин­ность усло­вия от­сут­ствия стены у каж­дой сто­ро­ны той клет­ки, где на­хо­дит­ся РОБОТ (также по от­но­ше­нию к на­блю­да­те­лю):

свер­ху сво­бод­но

снизу сво­бод­но

слева сво­бод­но

спра­ва сво­бод­но

Цикл

ПОКА < усло­вие >

по­сле­до­ва­тель­ность ко­манд

КОНЕЦ ПОКА

вы­пол­ня­ет­ся, пока усло­вие ис­тин­но.

В кон­струк­ции

ЕСЛИ < усло­вие >

ТО ко­ман­да1

ИНАЧЕ ко­ман­да2

КОНЕЦ ЕСЛИ

вы­пол­ня­ет­ся ко­ман­да1 (если усло­вие ис­тин­но) или ко­ман­да2 (если усло­вие ложно)

 

Если РОБОТ начнёт дви­же­ние в сто­ро­ну на­хо­дя­щей­ся рядом с ним стены, то он раз­ру­шит­ся и про­грам­ма прервётся.

Сколь­ко кле­ток ла­би­рин­та со­от­вет­ству­ют тре­бо­ва­нию, что, начав дви­же­ние в ней и вы­пол­нив пред­ло­жен­ную про­грам­му, РОБОТ уце­ле­ет и оста­но­вит­ся в за­кра­шен­ной клет­ке (клет­ка F6)?

 

НА­ЧА­ЛО

ПОКА снизу сво­бод­но ИЛИ спра­ва сво­бод­но ПОКА спра­ва сво­бод­но                                  

впра­во

КОНЕЦ ПОКА

вниз

КОНЕЦ ПОКА

КОНЕЦ

 

1) 22

2) 19

3) 15

4) 12

 

Решение:

В дан­ной про­грам­ме РОБОТ сначала про­ве­ря­ет, сво­бод­на ли клет­ка спра­ва или снизу от него. Если это так, то РОБОТ пе­ре­хо­дит к пер­во­му дей­ствию внут­ри цикла. В этом цикле пока у пра­вой сто­ро­ны клет­ки, в ко­то­рой на­хо­дит­ся РОБОТ, нет стены, он про­дол­жа­ет дви­гать­ся впра­во. Как толь­ко это усло­вие пе­ре­ста­нет вы­пол­нять­ся, он пе­ре­хо­дит ко вто­ро­му дей­ствию внут­ри цикла. Вто­рое дей­ствие, за­клю­ча­ет­ся в сле­ду­ю­щем: РОБОТ пе­ре­дви­га­ет­ся на одну клет­ку вниз. После чего воз­вра­ща­ет­ся к на­ча­лу внеш­не­го цикла.

Про­ве­рив последовательно все клет­ки по пра­ви­лу дви­же­ния РО­БО­ТА вы­яс­ня­ем, что число кле­ток, удо­вле­тво­ря­ю­щих усло­вию за­да­чи равно 15 (вся пер­вая строч­ка, весь стол­бец F, клет­ки D2, E2, D4, D6, E4).

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

Ответ: 3

 

Исполнитель редактор

Пример 3.

Ис­пол­ни­тель Ре­дак­тор по­лу­ча­ет на вход стро­ку цифр и пре­об­ра­зо­вы­ва­ет её. Ре­дак­тор может вы­пол­нять две ко­ман­ды, в обеих ко­ман­дах v и w обо­зна­ча­ют це­поч­ки цифр.

А) за­ме­нить (v, w).

Эта ко­ман­да за­ме­ня­ет в стро­ке пер­вое слева вхож­де­ние це­поч­ки v на це­поч­ку w. На­при­мер, вы­пол­не­ние ко­ман­ды за­ме­нить (111, 27) пре­об­ра­зу­ет стро­ку 05111150 в стро­ку 0527150. Если в стро­ке нет вхож­де­ний це­поч­ки v, то вы­пол­не­ние ко­ман­ды за­ме­нить (v, w) не ме­ня­ет эту стро­ку.

Б) на­шлось (v).

Эта ко­ман­да про­ве­ря­ет, встре­ча­ет­ся ли це­поч­ка v в стро­ке ис­пол­ни­те­ля Ре­дак­тор. Если  она встре­ча­ет­ся, то ко­ман­да воз­вра­ща­ет ло­ги­че­ское зна­че­ние «ис­ти­на», в про­тив­ном слу­чае воз­вра­ща­ет зна­че­ние «ложь». Стро­ка ис­пол­ни­те­ля при этом не из­ме­ня­ет­ся.

 

Цикл

ПОКА усло­вие

по­сле­до­ва­тель­ность ко­манд

КОНЕЦ ПОКА

вы­пол­ня­ет­ся, пока усло­вие ис­тин­но.

В кон­струк­ции

ЕСЛИ усло­вие

ТО ко­ман­да1

ИНАЧЕ ко­ман­да2

КОНЕЦ ЕСЛИ

вы­пол­ня­ет­ся ко­ман­да1 (если усло­вие ис­тин­но) или ко­ман­да2 (если усло­вие ложно).

Какая стро­ка по­лу­чит­ся в ре­зуль­та­те при­ме­не­ния при­ведённой ниже про­грам­мы к стро­ке, со­сто­я­щей из 68 иду­щих под­ряд цифр 8? В от­ве­те за­пи­ши­те по­лу­чен­ную стро­ку.

 НА­ЧА­ЛО

 ПОКА на­шлось (222) ИЛИ на­шлось (888)

    ЕСЛИ на­шлось (222)

        ТО за­ме­нить (222, 8)

        ИНАЧЕ за­ме­нить (888, 2)

    КОНЕЦ ЕСЛИ

 КОНЕЦ ПОКА

 КОНЕЦ

 

Решение:

Обозначим строку из 68 восьмерок  - 68«8»,

строку из двойки и 65 восьмерок – 1«2»65«8» и т.д.

Отработаем 4 первых цикла программы:

68«8»  →  1«2»65«8»   →  2«2»62«8»   →  3«2»59«8»   →  60«8»

В результате количество восьмерок уменьшилось на 8. Не сложно понять, что строка будет уменьшаться на 8 восьмерок каждые 4 итерации. В результате останется строка из 4 восьмерок. Доработаем программу:

…→  4«8»  →  1«2»1«8»   = 28

Ответ: 28

 

Исполнитель черепашка

Пример 4.

Исполнитель Черепашка перемещается на экране компьютера, оставляя след в виде линии. В каждый конкретный момент известно положение исполнителя и направление его движения. У исполнителя существуют две команды:

Вперед n, где n – целое число, вызывающее передвижение черепашки на n шагов в направлении движения.

Направо m, где m – целое число, вызывающее изменение направления движения на m градусов по часовой стрелке.

Запись Повтори 5 [Команда1 Команда2] означает, что последовательность команд в скобках повторится 5 раз.

Черепашке был дан для исполнения следующий алгоритм:

Повтори 5 [Повтори 4 [Вперед 40 Направо 90] Направо 120]

Какая фигура появится на экране?

Решение:

Последовательность действий Вперед 40 Направо 90 рисует отрезок длиной 40 шагов, а затем меняет направление на 90 градусов по часовой стрелке. Тогда последовательность Повтори 4 [Вперед 40 Направо 90] нарисует квадрат, а направление вернется в исходное.

Затем выполняется команда Направо 120, она изменит направление на 120 градусов от исходного.

Если повторить все рассмотренные действия 5 раз:

Повтори 5 [Повтори 4 [Вперед 40 Направо 90] Направо 120], то будет 5 раз нарисован квадрат. Причем каждый следующий повернут вокруг вершины относительно предыдущего на 120 градусов. Не сложно заметить, что 4-й  квадрат будет нарисован поверх первого (120*3 = 360, сделан поворот на целый круг, возврат в исходное положение), а 5-й поверх второго.

Результат изображен под номером 3.

Ответ: 3