Що таке ітерація у інформатиці. Розробка проекту. Ітерація – це спосіб покращення процесу. Ітерація у програмуванні
Ітерація та рекурсія у програмуванні.
Ітерація у програмуванні
Ітерація - це організації обробки даних, при якому дії повторюються багаторазово, не призводячи до викликів самих себе.
Коли якусь дію необхідно повторити багато разів, у програмуванні використовуються цикли. Наприклад, потрібно вивести 100 разів на екран текст Hello, World!. Замість 100-кратного повторення однієї і тієї ж команди виведення тексту часто створюється цикл, що прокручується 100 разів, і 100 разів виконує те, що написано в тілі циклу. Один крок циклу називається ітерацією.
У програмуванні рекурсія - виклик функції (процедури) з неї ж, безпосередньо (проста рекурсія) або через інші функції (складна рекурсія), наприклад, функція A викликає функцію B, а функція B - функцію A. Кількість вкладених викликів функції або процедури називається глибиною рекурсії.
Могутність рекурсивного визначення об'єкта в тому, що таке кінцеве визначення здатне описувати нескінченно велику кількість об'єктів. За допомогою рекурсивної програми можна описати нескінченне обчислення, причому без явних повторень частин програми.
Є спеціальний тип рекурсії, званий «хвостовий рекурсією». Інтерпретатори та компілятори функціональних мов програмування, що підтримують оптимізацію коду (вихідного та/або виконуваного) виконують хвостову рекурсію в обмеженому об'ємі пам'яті за допомогою ітерацій.
Слід уникати надмірної глибини рекурсії, оскільки це може спричинити переповнення стека викликів.
Ітеративна та рекурсивна схема організації
Обчислювального процесу
Для того, щоб краще зрозуміти особливості рекурсивних алгоритмів, корисно зіставити ітеративну та рекурсивну огранізацію процесу обчислень у програмі. Особливості ітеративного та рекурсивного обчислювального процесу розглянемо на прикладі обчислення значення факторіалу деякого натурального числа N.
Ітеративна схема організації обчислювального процесу
Ітеративний процес можна проілюструвати за допомогою схеми, наведеної на рис. 55. Цей процес складається з чотирьох блоків: ініціалізації, прийняття рішення (про продовження обчислень), обчислення та модифікації.
В основі ітеративного обчислювального процесу лежить ітеративний цикл While, Repeat-Until, For. Найбільш загальним є цикл While:
While< условие цикла >do< тело цикла >;
Ітеративна схема обчислення факторіалу:
N! = 1 * 2 * 3 * ... * N.
Процедура, що реалізує ітеративну схему обчислення факторіалу:
Procedure Iter_Fact (n: word; var f: word);
I:=1; f:=1; (ініціалізація)
While i< = n do begin { решение о завершении }
F: = f * i; (обчислення)
Inc(i); (модифікація)
Існує два важливі положення, відомі в математиці та в програмуванні, що визначають співвідношення між ітерацією та рекурсією.
1. Будь-який ітеративний цикл можна замінити рекурсією.
2. Рекурсія який завжди може бути замінена итерацией.
Рекурсивна схема організації обчислювального процесу
Загальна схема рекурсивного обчислювального процесу представлена рис. 56
Так як звертатися до рекурсивної процедури можна як із неї самої, так і ззовні, кожне звернення до рекурсивної процедури викликає її незалежну активацію. При кожній активації утворюються копії всіх локальних змінних та формальних параметрів рекурсивної процедури, у яких залишають сліди оператори поточної активації. Таким чином, для рекурсивної процедури може існувати одночасно кілька активацій. Для забезпечення правильного функціонування рекурсивної процедури необхідно зберігати адреси повернення в такому порядку, щоб повернення після завершення кожної поточної активації здійснювалося в точку, що відповідає оператору, що безпосередньо слідує за оператором рекурсивного виклику. Сукупність локальних змінних, формальних параметрів рекурсивної процедури та адреси повернення однозначно характеризує поточну активацію та утворює кадр активації. Фрейм активації необхідно зберігати під час чергової активації та відновлювати після завершення поточної активації.
У блоці прийняття рішення (про продовження обчислень) проводиться перевірка, чи є значення вхідних параметрів такими, для яких можливе обчислення значень вихідних параметрів відповідно до базової частини рекурсивного визначення. З цієї перевірки приймається рішення про виконання проміжних чи остаточних обчислень. Блок проміжних обчислень можна поєднати з блоком звернення до процедури, якщо проміжні обчислення дуже прості. У блоці остаточних обчислень проводиться явне визначення параметрів-змінних процедур для конкретних значень вхідних параметрів, відповідних поточної активації процедури.
В основі рекурсивного обчислювального процесу лежить рекурсивний цикл, який реалізується через виклик рекурсивної процедури, кожна активація рекурсивної процедури еквівалентна одному проходу ітеративного циклу While.
Загальна схема рекурсивного циклу:
Procedure Рекурсивний_Цикл (…);
If< условие цикла >then
< тело рекурсивного цикла; >
Рекурсивний_Цикл (…);
У тілі рекурсивного циклу (у блоці проміжних обчислень) обов'язково повинні утримуватися оператори, що змінюють значення змінних, від яких залежить умова завершення рекурсивного циклу. Нагадаємо, що виконання умови завершення рекурсивного циклу відповідає досягненню базису рекурсивного визначення. Якщо значення цих змінних не встигають змінитись до чергової активації рекурсивної процедури, виникає нескінченний цикл рекурсивний.
Загальна схема нескінченного рекурсивного циклу:
Procedure Нескінченний_Рекурсивний_Цикл (…);
If< условие цикла >then
Нескінченний_Рекурсивний_Цикл (…);
< тело рекурсивного цикла; >
ітерація (iteratio; лат. повторення) у психіатрії
патологічне збудження, що характеризується тенденцією до повторення одного і того ж руху або складного рухового акта, слова, частини фрази і т. д. без помітного емоційного забарвлення вчинених дій.
Енциклопедичний словник, 1998
ітерація
ІТЕРАЦІЯ (від лат. iteratio – повторення) повторне застосування будь-якої математичної операції.
Ітерація
(від лат. iteratio ≈ повторення) в математиці, результат повторного застосування будь-якої математичної операції. Так, якщо у = f (x) º f1(x) є деяка функція від х, то функції f2(x) = f , f3(x) = f ,..., fn (x) = f називається відповідно другий, третьої,..., n-ї ітераціями функції f(x). Наприклад, вважаючи f(x)= хa, одержують, ┘, .
Індекс n називається показником І., а перехід від функції f(x) до функцій f2(x), f3(x),... ітеруванням. Для деяких класів функцій можна визначити І. із довільним дійсним і навіть комплексним показником. І. користуються при вирішенні різноманітних рівнянь та систем рівнянь ітераційними методами. Докладніше див. Послідовних наближень метод.
Коллатц Л., Функціональний аналіз та обчислювальна математика, пров. з ньому., М., 1969.
Вікіпедія
Ітерація (програмування)
Ітераціяу програмуванні - організація обробки даних, коли він дії повторюються багаторазово, не приводячи у своїй до викликам себе (на відміну рекурсії).
Коли якусь дію необхідно повторити багато разів, у програмуванні використовуються цикли. Наприклад, потрібно вивести 200 разів на екран текст Hello, World! ». Замість двохсоткратного повторення однієї й тієї команди виведення тексту часто створюється цикл, який повторюється 200 разів і 200 разів виконує те, що написано в тілі циклу. Один крок циклу і називається ітерацією.
Ітерація (значення)
Ітерація- Повторення будь-якої дії.
- Ітерація у програмуванні - організація обробки даних, коли він дії повторюються багаторазово, не приводячи у своїй до викликів себе.
- Ітерація в психіатрії - патологічне збудження, що характеризується ритмічним повторенням рухового акта, слова або частини фрази, що спостерігається при кататонічних синдромах, постенцефалітичних станах, особливо при стріарних гіперкінезах, при глибокому недоумство, епілептичних сутінкових станах, в процесі зворотного розвитку коматоз.
- Ітерація в математиці – повторне застосування будь-якої математичної операції.
- Ітерація в японському листі – знак подвоєння ієрогліфа.
- Ітерація - цикл, крок ітерації (або 1, 2, ітерація) можна вважати одним кроком циклу
Приклади вживання слова ітерація у літературі.
Якщо поняття поточного елемента не надає ітератор, а сам контейнер, ітераціявідбувається у примусовому порядку стосовно контейнера аналогічно до того, як поля зв'язку примусово зберігаються в об'єктах з контейнера.
Але тепер ітераціяперетворюється на рекурсію, що може сильно уповільнити виконання програми, якщо транслятор зможе повторно перетворити рекурсію в итерацию.
Значить важко одночасно вести дві ітераціїдля одного контейнера, але витрати на пам'ять та час при такій організації ітераціїблизькі до оптимальних.
Для нього залежність від реалізації, яка постачає підлягаючі ітераціїоб'єкти визначається в момент ініціалізації і може змінюватися в ході виконання програми.
Це викликає виконання наступної ітераціїпоточного циклу, який знову виводить підменю.
На кожній ітераціїциклу поточний час звіряється з призначеним часом, переданим із командного рядка.
Ймовірно, те, як ми сприймаємо наше повсякденне існування і відтворюємо його один для одного в історіях, має більше відношення до фізики. ітераціїніж до онтології у тому вигляді, як її розуміють люди.
Оскільки зовнішній цикл встановлено на одну ітерацію, Внутрішній цикл стає головним.
Наприклад, допустимі схеми рекурсивних визначень дозволяли записати просту ітераціюдля вирішення систем лінійних рівнянь, але як бути із Зейделевською?
Вона росте з кожною наносекундою, з кожною ітерацієюнескінченної експансії, але їй потрібна наша допомога, щоб залишатися здоровою.
Теорія передбачає, що після певного числа ітераційвона досягне критичної маси.
Не має значення, яке вихідне значення введено в рівняння - при достатній кількості ітераційви приходите до одного і того ж виразу, що називається атрактором.
При мало різних вихідних множин після повторних ітераційотримуємо множини, що різко розрізняються.
Використовувати швидке макетування як частину запланованих ітераційдля встановлення технічних вимог до програмного забезпечення.
Багато алгоритмів із втратою інформації можуть суттєво зіпсувати зображення за кілька ітераційредагування.
Ітерація – це встановлений часовий відрізок у рамках проекту, протягом якого здійснюється виробництво стабільної працюючої версії продукту. До неї додаються настановні скрипти, що супроводжує документацію, інші артефакти, які необхідні для застосування даного релізу.
Короткі відомості
Версія продукту, що працює, дозволяє показати зацікавленим особам дійсний розвиток проекту. У ході демонстрації команда розробників може отримати відгуки про те, що необхідно здійснити для ширшого розуміння потреб та способів реалізації. Наступна ітерація проводиться з урахуванням попередньої. Продукт, що отримується в результаті, виявляється на один етап ближче до фінального. Ітерація – це обмежений період. Інакше кажучи, графік досить жорстко фіксований. Для того, щоб у цей графік вкластися, наповнення тимчасового відрізка може змінюватися.
Особливості
Ітерація – це чітко регламентований період. Розробка проекту має ретельно сплановану мету, сама тривалість тимчасового відрізка фіксована. При регламентуванні кожної ітерації встановлюють власні оціночні критерії. Водночас між учасниками, задіяними у проекті, чітко розподіляються відповідальність та завдання. Додатково здійснюється дослідження об'єктивних показників розвитку проекту. Ітерація - це період, що передбачає певну кількість переробок. Слід сказати, що вони здійснюються структурованим способом.
Інтеграція
Будь-яка проста ітерація повинна враховувати ймовірні ризики, що становлять важливість для проекту, а також реалізовувати високопріоритетні компоненти роботи. У результаті виникає впевненість у тому, що з кожному періоді додається максимум цінного зацікавлених осіб і натомість зниження неопределенности. Зазвичай ітеративна технологія поєднується з безперервною чи частою інтеграцією. Іншими словами, з того моменту, як компоненти стають задовільними за результатами модульних тестів, їх інтегрують у загальний проект. Після здійснюються складання та тестування. Так, можливості інтегрованих продуктів протягом ітерації зростають щодо цілей, визначених під час планування. Регулярні складання (щоденні чи частіші) дозволяють розділити проблеми та завдання інтеграції і тестування, розподілити поступово їх у всьому циклу розробки. Найчастіше причина краху проектів полягає в тому, що всі труднощі виявляються раптово в рамках того, що відбувається на завершальному етапі. У такому разі через єдину проблему зупиняється вся команда.
Перспективи
У зв'язку зі складністю програмного забезпечення, що використовується сьогодні, не завжди виходить послідовно проектувати, визначати вимоги, тестувати, реалізовувати, вибирати архітектуру, виконувати ці та інші етапи правильно. Рішення методом ітерацій дозволяє після завершення кожного періоду дати доступ зацікавленим особам можливостей проекту. У цьому випадку при розробці команда швидко та періодично отримує відгуки. Вони, у свою чергу, дозволяють вносити поліпшення та вирішувати проблеми з меншими витратами у разі вкладання у тимчасові та бюджетні рамки проекту і задовго до того моменту, як розвиток зайде досить далеко, що можуть знадобитися суттєві доопрацювання. Ітерація дозволяє отримати чинний код. Його можна активувати, оцінити та здійснити коригування напряму розробки проекту. Як правило, тривалість періоду становить чотири тижні. Однак існують команди, які працюють протягом семи днів або більш тривалий час – до півтора місяця.
Ітерація є сукупністю операцій, в результаті якої створюються випускпродукту: стабільна версія, що виконується разом з допоміжними елементами, необхідними для роботи з ним. Таким чином, ітерацію можна розглядати як один повний прохід по всіх дисциплінах, як мінімум, включаючи управління вимогами, аналіз та проектування, реалізація та тестування. Ітерацію можна порівняти із невеликим проектом водоспадної моделі. Зверніть увагу, що критерії оцінки встановлюються окремо кожної ітерації під час її плануванні. У випуску буде запланований набір функцій, який можна буде продемонструвати. Тривалість ітерації залежить від масштабів та характеру проекту, але в більшості випадків у кожноюітерації виконується кількакомпіляцій продукту, згідно з планом компонування інтеграції для конкретної ітерації. Такий підхід - наслідок застосування принципу безперервної інтеграції, рекомендованого в Rational Unified Process (RUP): у міру готовності компоненти, що автономно тестуються, інтегруються в систему, а потім система компонується і тестується на предмет правильності інтеграції. При такому підході набір функцій інтегрованого продукту розширюється в міру виконання ітерації та поступово наближається до завдань, поставлених на етапі планування ітерації. Кожну компіляцію можна вважати мініатюрною ітерацією за тією різницею, що ітерації вимагають іншого планування та формальної оцінки результатів. У деяких проектах доцільно компілювати продукт щодня, проте такі компіляції не можна назвати ітераціями у визначенні RUP, якщо це не мініатюрний проект, виконуваний одним програмістом. Навіть у малих проектах, над якими працюють кілька розробників (наприклад, 5 програмістів пишуть 10000 рядків коду), дуже складно реалізувати ітерацію тривалістю менше тижня. Причини цього наведено у розділі Рекомендація: план розробки програмного забезпечення .
Навіщо потрібні ітерації?
Раніше більшість проектів зводилося до одноразового послідовного виконання всіх передбачених дисциплін. Такий життєвий цикл називається водоспадним:
Для такого підходу характерне накопичення величезної кількості недоробок у сфері інтеграції до кінця циклу реалізації, коли продукт вперше компілюється та починається його тестування. Виникають помилки, не помічені на етапах аналізу, проектування та реалізації, і проект практично зупиняється на тривалий час, протягом якого виправлятимуться помилки.
Гнучкіший і менш ризикований підхід до розробки полягає в багаторазовому виконанні різних дисциплін для кращого розуміння вимог, проектування надійної архітектури, оптимізації процесу розробки та проведення кількох циклів реалізації, в ході яких продукт стає дедалі більш завершеним. Такий життєвий цикл називається ітераційним. Одноразове виконання послідовності дисциплін процесу називається ітерацією.
З погляду розробника такий життєвий цикл є послідовністю. ітерацій, під час яких поступово розробляється програмне забезпечення. Кожна ітерація закінчується випускомвиконуваного продукту. Випуск може підтримувати не всі функції кінцевої системи, але служить корисним джерелом інформації для розробників і користувачів. Разом із кожним випуском створюються супутні продукти роботи: опис випуску, документація, плани тощо, а також оновлені моделі системи.
Головний результат застосування ітераційного підходу полягає у розвитку та дозріванні описаних раніше продуктів роботи, як показано на наступній діаграмі.
Еволюція інформаційного наповнення різних етапах розробки.
Мала віха
Кожна ітерація завершується малою віхою, у якій перевіряється відповідність результату виконання ітерації критеріям оцінки, встановленим цієї конкретної ітерації.
