Формалізація та алгоритмізація медичних задач

Розв’язання задач, які виникають у різних галузях, можна поділити на кілька етапів:

1) вибирають спосіб (метод) розв’язання задачі і вивчають його у всіх подробицях;

2) повідомляють виконавцю вибраний метод у зрозумілому для нього вигляд;

3) виконавець розв’язує задачу строго відповідно до методу.

Перший етап не викликає труднощів, оскільки для більшості задач метод розв’язання відомий із практики або підказується здоровим глуздом, або описаний у літературі. Розв’язання задачі, для якої метод невідомий, належить до наукової роботи. Найбільше ускладнення - із декількох методів вибрати такий, який відповідав би вимогам ефективності, наприклад, мінімальна трудомісткість, кількість витраченого часу та ін..

Другий етап значно складніший. Справа в тому, що наявність методу не гарантує точності його виконання (як людиною, так і комп’ютером). Саме тому описувати метод слід за певними правилами, а саме:

1) виділити величини, які є початковими для задачі;

2) розбити процес розв’язання задачі на етапи, які відомі виконавцю і які він може виконати однозначно без підказок;

3) указати порядок виконання етапів;

4) указати ознаку закінчення процесу розв’язання задачі;

5) вказати результат розв’язання задачі.

Опис методу, виконаний за цими правилами, називається алгоритмом розв’язання задачі. Алгоритм - це метод (спосіб) розв’язання задачі, записаний за певними правилами, які забезпечують однозначність його розуміння і механічного виконання за всіх значень початкових даних.

Основні властивості алгоритмів:

1) дискретність - оскільки процес розв’язання задачі розбивається на

окремі етапи (кроки), алгоритм собою послідовність дій, команд, що визначають виконання, етапів процесу;

2) визначеність - кожна команда алгоритму має однозначно розумітися користувачем і унеможливлювати невизначеність виконання;

3) результативність - алгоритм має приводити до результату через кінцеве число кроків;

4) масовість - кожен алгоритм, розроблений для розв’язання певної задачі, має бути застосований для розв’язання задач цього типу за всіх припустимих значень початкових даних;

5) кінцевість - виконання дій, що задані алгоритмом, складається із кінцевого числа кроків.

Виконавцем алгоритму може бути людина, комп’ютер. В останньому випадку алгоритм розв’ язання задачі необхідно перевести на мову, що “зрозуміла” для ПК.

Є три способи написання алгоритмів:

1) природною мовою;

2) мовою схем;

3) алгоритмічною мовою.

Складання алгоритму природною мовою полягає у формулюванні послідовності чітких конкретних вказівок, реалізація яких викличе розв’язання поставленої задачі.

Графічний спосіб завданості алгоритму передбачає зображення послідовності операцій за допомогою схеми.

Структурною схемою називають графічне зображення алгоритму, коли його окремі дії (етапи) зображаються за допомогою геометричних фігур (блоків), а зв’язки між етапами вказують за допомогою стрілок, що з’єднують ці фігури.

Для зображення різних етапів алгоритму на схемі використовують фігури різної форми (мал.1):

Мал.1. Умовні позначення алгоритмічних дій за допомогою блок-схем

Блок-схема дозволяє наочно представити структуру алгоритму. За характером зв’язків між блоками розрізняють алгоритми лінійні, розгалужені, циклічні.

Лінійний алгоритм - це алгоритм, у якому дії (блоки) виконуються послідовно один за одним (лінійно).

Розгалужений алгоритм - це алгоритм, у якому хід розв’язання змінюється залежно від перевірки і виконання певних умов.

Циклічний алгоритм - це алгоритм, у якому багато разів використовуються одні й ті ж математичні та логічні операції (цикли) над даними.

Для організації циклічних алгоритмів необхідно:

1) до входу в тіло циклу задати початкове значення параметра циклу;

2) перед кожним новим повторенням необхідно змінити параметр циклу;

3) перевірити умову закінчення циклу і залежно від результату перевірки повернути управління в початок циклу або вийти із циклу.

Питання для самоконтролю

1. Дайте визначення алгоритму.

2. Розкажіть про форми запису алгоритмів.

3. Назвіть основні етапи підготовки задачі до запису у формі алгоритму.

4. Розкажіть про властивості алгоритму.

5. Назвіть види алгоритмів.

6. Поясніть і намалюйте основні блоки структурної схеми складання алгоритмів.

7. Назвіть правила організації циклічних алгоритмів.

Практичні завдання

1.Побудуйте структурну схему алгоритму для обчислення об’єму вмісту води (ОВВ) для дорослого пацієнта залежно від ваги, статі пацієнта, на підставі умов:

1) для чоловічої статі ОВВ = вага * 0,8,

2) для жіночої статі ОВВ = вага *0,75.

кислоти дитині залежно від її віку:

1) 1-2 роки - по 0,05 мг,

2) 3-4 роки - по 0,1 мг,

3) 5-10 років - по 0,15 мг за добу.

1. Побудувати структурну схему алгоритму для призначення серцевого препарату корглікону залежно від віку пацієнта:

1) до 2 років не призначається,

2) 2-6 років - по 0,1-0,5 мг,

3) 6-12 років - по 0,5-0,75 мг,

4) після 12 років - по 0,75-1,0 мг

12.