Обозначения блок схем алгоритмов. Блок схемы онлайн: как структурно представить информацию
Алгоритм - это
a. описание последовательности действий для решения задачи или достижения поставленной цели;
b. правила выполнения основных операций обработки данных;
c. описание вычислений по математическим формулам.
Перед началом разработки алгоритма необходимо четко уяснить задачу: что требуется получить в качестве результата, какие исходные данные необходимы и какие имеются в наличии, какие существуют ограничения на эти данные. Далее требуется записать, какие действия необходимо предпринять для получения из исходных данных требуемого результата.
На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:
Словесная (записи на естественном языке);
Графическая (изображения из графических символов);
Псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.);
Программная (тексты на языках программирования).
Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.
Пример. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел.
Алгоритм может быть следующим:
1. задать два числа;
2. если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;
3. определить большее из чисел;
4. заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;
5. повторить алгоритм с шага 2.
Описанный алгоритм применим к любым натуральным числам и должен приводить к решению поставленной задачи. Убедитесь в этом самостоятельно, определив с помощью этого алгоритма наибольший общий делитель чисел 125 и 75.
Словесный способ не имеет широкого распространения по следующим причинам:
Такие описания строго не формализуемы;
Страдают многословностью записей;
Допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.
Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным.
При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.
Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой.
Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.
Он занимает промежуточное место между естественным и формальным языками.
С одной стороны, он близок к обычному естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.
В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя. Однако в псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же, как и в формальных языках, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.
2.2 Блок-схема.
Блок-схемой называют графическое представление алгоритма, в котором он изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.
В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа. Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий.
Приведем наиболее часто употребляемые символы.
| Название символа | Обозначение и пример заполнения | Пояснение |
| Процесс | Вычислительное действие или последовательность действий | |
| Решение |  |
Проверка условий |
| Модификация |  |
Начало цикла |
| Предопределенный процесс |  |
Вычисления по подпрограмме, стандартной подпрограмме |
| Ввод-вывод | Ввод-вывод в общем виде | |
| Пуск-останов | Начало, конец алгоритма, вход и выход в подпрограмму | |
| Документ | Вывод результатов на печать |
Блок "процесс" применяется для обозначения действия или последовательности действий, изменяющих значение, форму представления или размещения данных. Для улучшения наглядности схемы несколько отдельных блоков обработки можно объединять в один блок. Представление отдельных операций достаточно свободно.
Блок "решение" используется для обозначения переходов управления по условию. В каждом блоке "решение" должны быть указаны вопрос, условие или сравнение, которые он определяет.
Блок "модификация" используется для организации циклических конструкций. (Слово модификация означает видоизменение, преобразование). Внутри блока записывается параметр цикла, для которого указываются его начальное значение, граничное условие и шаг изменения значения параметра для каждого повторения.
Блок "предопределенный процесс" используется для указания обращений к вспомогательным алгоритмам, существующим автономно в виде некоторых самостоятельных модулей, и для обращений к библиотечным подпрограммам.
Пример. Составить блок-схему алгоритма определения высот ha, hb, hc треугольника со сторонами a, b, c, если
где
p = (a + b + c) / 2.
Решение. Введем обозначение
тогда h
a = t/a, h
b = t/b, h
c = t/c. Блок-схема должна содержать начало, ввод a, b, c, вычисление p, t, h
a , h
b , h
c , вывод результатов и останов.
2.3 Структуры алгоритмов.
Алгоритмы можно представлять как некоторые структуры, состоящие из отдельных базовых (т.е. основных) элементов. Естественно, что при таком подходе к алгоритмам изучение основных принципов их конструирования должно начинаться с изучения этих базовых элементов
Логическая структура любого алгоритма может быть представлена комбинацией трех базовых структур: следование, ветвление, цикл.
Характерной особенностью базовых структур является наличие в них одного входа и одного выхода.
1. Базовая структура следование. Образуется из последовательности действий, следующих одно за другим:
2. Базовая структура ветвление. Обеспечивает в зависимости от результата проверки условия (да или нет) выбор одного из альтернативных путей работы алгоритма. Каждый из путей ведет к общему выходу, так что работа алгоритма будет продолжаться независимо от того, какой путь будет выбран.
Структура ветвление существует в четырех основных вариантах:
Если-то-иначе;
Выбор-иначе.
1) если-то
если условие
то действия
конец если
2) если-то-иначе
если условие
то действия 1
иначе действия 2
конец если
3) выбор
выбор
при условие 1: действия 1
при условие 2: действия 2
. . . . . . . . . . . .
при условие N: действия N
конец выбора
4) выбор-иначе
выбор
при условие 1: действия 1
при условие 2: действия 2
. . . . . . . . . . . .
при условие N: действия N
иначе действия N+1
конец выбора
Пример. Составить блок-схему алгоритма вычисления функции
Базовая структура цикл. Обеспечивает многократное выполнение некоторой совокупности действий, которая называется телом цикла.
Структура цикл существует в трех основных вариантах:
Цикл типа для .
Предписывает выполнять тело цикла для всех значений некоторой переменной (параметра цикла) в заданном диапазоне.
Цикл типа пока .
Предписывает выполнять тело цикла до тех пор, пока выполняется условие, записанное после слова пока.
Цикл типа делать - пока .
Предписывает выполнять тело цикла до тех пор, пока выполняется условие, записанное после слова пока. Условие проверяется после выполнения тела цикла.
Заметим, что циклы для и пока называют также циклами с предпроверкой условия а циклы делать - пока - циклами с постпроверкой условия. Иными словами, тела циклов для и пока могут не выполниться ни разу, если условие окончания цикла изначально не верно. Тело цикла делать - пока выполнится как минимум один раз, даже если условие окончания цикла изначально не верно.
Цикл для i от i1 до i2 шаг i3
тело цикла (последовательность действий)
конец цикла
цикл пока условие
тело цикла (последовательность действий)
конец цикла
цикл делать
тело цикла (последовательность действий)
пока условие
конец цикла
с заданной точностью (для данного знакочередующегося степенного ряда требуемая точность будет достигнута, когда очередное слагаемое станет по абсолютной величине меньше).
Вычисление сумм - типичная циклическая задача. Особенностью же нашей конкретной задачи является то, что число слагаемых (а, следовательно, и число повторений тела цикла) заранее неизвестно. Поэтому выполнение цикла должно завершиться в момент достижения требуемой точности.
При составлении алгоритма нужно учесть, что знаки слагаемых чередуются и степень числа х в числителях слагаемых возрастает.
Решая эту задачу "в лоб" путем вычисления на каждом i-ом шаге частичной суммы
S:=S+(-1)**(i-1)*x**i/i ,
мы получим очень неэффективный алгоритм, требующий выполнения большого числа операций. Гораздо лучше организовать вычисления следующим образом: если обозначить числитель какого-либо слагаемого буквой р, то у следующего слагаемого числитель будет равен -р*х (знак минус обеспечивает чередование знаков слагаемых), а само слагаемое m
будет равно p/i, где i - номер слагаемого.
Алгоритм, в состав которого входит итерационный цикл, называется итерационным алгоритмом. Итерационные алгоритмы используются при реализации итерационных численных методов. В итерационных алгоритмах необходимо обеспечить обязательное достижение условия выхода из цикла (сходимость итерационного процесса). В противном случае произойдет зацикливание алгоритма, т.е. не будет выполняться основное свойство алгоритма - результативность.
Вложенные циклы.
Возможны случаи, когда внутри тела цикла необходимо повторять некоторую последовательность операторов, т. е. организовать внутренний цикл. Такая структура получила название цикла в цикле или вложенных циклов. Глубина вложения циклов (то есть количество вложенных друг в друга циклов) может быть различной.
При использовании такой структуры для экономии машинного времени необходимо выносить из внутреннего цикла во внешний все операторы, которые не зависят от параметра внутреннего цикла.
Пример вложенных циклов для. Вычислить сумму элементов заданной матрицы А(5,3).
Пример вложенных циклов пока. Вычислить произведение тех элементов заданной матрицы A(10,10), которые расположены на пересечении четных строк и четных столбцов.
Блок-схемы - это схемы, на которых показаны этапы процесса. Простые блок-схемы легко создавать, а благодаря простоте и наглядности фигур они также удобны для восприятия.
Примечание. Вы также можете автоматически создать простую блок-схему на основе данных, используя визуализатор данных в Visio Online (план 2). Дополнительные сведения см. в статье Создание схем с помощью визуализатора данных .
Шаблон "Простая блок-схема" в Visio содержит фигуры, которые можно использовать для наглядного представления разнообразных процессов. Он особенно полезен для отображения простых бизнес-процессов, таких как процесс разработки предложения, показанный на рисунке ниже.
В дополнение к шаблону "Простая блок-схема" в Visio доступны различные шаблоны схем более узкого назначения, таких как схемы потоков данных, временные шкалы и модели программного обеспечения.
Создание блок-схемы
Запустите приложение Visio.
Дважды щелкните значок Простая блок-схема .
Чтобы соединить элементы блок-схемы, наведите указатель мыши на первую фигуру, и щелкните стрелку, указывающую на фигуру, с которой требуется создать соединение. Если вторая фигура находится не рядом с первой, необходимо перетащить маленькую стрелку к центру второй фигуры.
Чтобы изменить направление стрелки соединительной линии, выберите соединение, а затем на вкладке в группе Стили фигур щелкните пункт Линия Стрелки и выберите нужное направление и вид стрелки.
Автоматическое выравнивание и интервалы
Нажмите сочетание клавиш CTRL+A, чтобы выбрать все объекты на странице.
На вкладке Главная в группе Упорядочение нажмите кнопку Положение и выберите пункт Автовыравнивание и определение интервалов .
Если это не привело к нужному результату, отмените ее, нажав сочетание клавиш CTRL+Z, и воспользуйтесь другими параметрами меню кнопок Выравнивание и Положение .
Что представляют блок-схемы
При открытии шаблона Простая блок-схема открывается набор элементов Фигуры простой блок-схемы . Каждая фигура в этом наборе представляет собой тот или иной этап процесса. Но фигуры не имеют какого-то универсального смысла, их значение определяется создателями и пользователями блок-схем. В большинстве блок-схем используется три или четыре вида фигур, и этот диапазон расширяется только по специфической необходимости.
При этом названия фигур в Visio указывают на их применение. Ниже описаны наиболее распространенные фигуры.
Что представляют блок-схемы
В Visio 2010 есть множество других, специализированных наборов элементов и фигур, которые можно использовать в блок-схеме. Дополнительные сведения о других фигурах см. в статье .
Примечание: Не удается найти нужную фигуру? Дополнительные сведения о том, как найти другие фигуры, см. в статье Упорядочение и поиск фигур с помощью окна "Фигуры" .
Создание блок-схемы
Откройте вкладку Файл .
Вкладка Файл не отображается
Если вкладка Файл не отображается, перейдите к следующему шагу процедуры.
Выберите команду Создать и пункт Блок-схема , а затем в списке Доступные шаблоны выберите элемент Простая блок-схема .
Нажмите кнопку Создать .
Для каждого этапа документируемого процесса перетащите в документ соответствующую фигуру блок-схемы.
Примечание: Сведения об использовании фигур для представления каждого шага процесса см. в разделе .
По умолчанию используются прямоугольные
Прямые соединительные линии
Для возврата к обычному редактированию на вкладке Главная в группе Сервис нажмите кнопку Указатель .
Чтобы добавить текст для фигуры или соединительной линии, выделите ее и введите текст. По завершении ввода текста щелкните в пустой области страницы.
Чтобы изменить направление стрелки соединительной линии, выберите соединение, а затем в группе щелкните стрелку справа от надписи Линия , наведите указатель на пункт Стрелки и выберите нужное направление.
Печать большой блок-схемы
Перед началом печати нужно убедиться в том, что отображаемая в Visio страница документа содержит блок-схему полностью. Все фигуры, которые выходят за пределы страницы в Visio, не будут напечатаны.
Чтобы распечатать большую блок-схему, сделайте следующее:
Что представляют блок-схемы
Когда вы открываете шаблон "Простая блок-схема", также открывается набор элементов "Фигуры простой блок-схемы". Каждая фигура в наборе элементов соответствует конкретному шагу процесса.
Из фигур, входящих в набор элементов "Фигуры простой блок-схемы", широко используются только некоторые. Именно эти фигуры описаны ниже. Дополнительные сведения об остальных фигурах см. по ссылке (Менее популярные фигуры блок-схемы) в конце этого раздела.
Менее популярные фигуры блок-схемы
Динамическая соединительная линия. Эта соединительная линия проходит в обход фигур, лежащих на ее пути.
Это соединительная линия с настраиваемой кривизной.
Это текстовое поле с рамкой, размер которого изменяется в зависимости от объема введенного текста. Ширину можно задать, перетащив боковые стороны фигуры. Эта фигура не представляет этап процесса, но ее удобно использовать для размещения надписей на блок-схеме.
Примечание. Это поле в квадратных скобках, размер которого изменяется в зависимости от объема введенного текста. Ширину можно задать, перетащив боковые стороны фигуры. Как и "Поле с автоподбором высоты", эта фигура не представляет этап процесса. Используйте ее для добавления примечаний к фигурам блок-схемы.
Ручной ввод. Это этап, на котором человек предоставляет информацию процессу.
Ручная операция. Это этап, который должен быть выполнен человеком.
Внутреннее хранилище. Эта фигура представляет данные, которые хранятся на компьютере.
Прямые данные. Эта фигура представляет данные, которые хранятся таким образом, что к каждой отдельной записи возможен прямой доступ. Это соответствует способу хранения данных на жестком диске компьютера.
Последовательные данные. Эта фигура представляет данные, которые сохраняются последовательно (например, данные на магнитной ленте). Считывать такие данные можно только последовательно. Например, чтобы обратиться к записи 7, нужно сначала просмотреть записи 1–6.
Карта и бумажная лента. Эта фигура представляет перфокарту или бумажную ленту. В ранних компьютерных системах перфокарты и бумажные ленты использовались для записи и чтения данных, а также для хранения и запуска программ.
Дисплей. Эта фигура представляет данные, отображаемые для пользователя (обычно на экране компьютера).
Подготовка. Эта фигура обозначает инициализацию переменных при подготовке к выполнению процедуры.
Параллельный режим. Эта фигура показывает, где два разных процесса могут работать одновременно.
Предел цикла. На этой фигуре показано максимально возможное количество повторений цикла до перехода к следующему этапу.
Передача управления. Эта фигура обозначает этап, на котором при выполнении некоторых условий происходит переход не к следующему, а к другому этапу.
Создание блок-схемы
В меню Файл Создать , затем на пункт Блок-схема и выберите пункт Простая блок-схема .
Для каждого этапа документируемого процесса перетащите в документ соответствующую фигуру блок-схемы.
Соедините фигуры блок-схемы одним из указанных ниже способов.
Соединение двух фигур друг с другом
Соединение одной фигуры с несколькими с помощью одной точки соединения
По умолчанию используются прямоугольные соединительные линии, и соединение точки на фигуре с тремя другими фигурами выглядит как на рисунке ниже.
Чтобы соединительные линии исходили прямо из центральной точки первой фигуры и вели к точкам на всех других фигурах, необходимо задать Прямые соединительные линии , как показано на приведенном ниже рисунке.
На панели инструментов Стандартная щелкните инструмент Указатель , чтобы вернуться в обычный режим правки.
Чтобы добавить текст для фигуры или соединительной линии, выделите ее и введите текст. По завершении ввода текста щелкните в пустой области страницы.
Чтобы изменить направление соединительной линии, в меню наведите указатель мыши на пункт Операции и выберите пункт Обратить концы .
Печать больших блок-схем
Наиболее простой способ вывести на печать блок-схему, размеры которой превышают размеры бумаги, - распечатать ее на нескольких листах, а затем склеить их.
Перед началом печати нужно убедиться в том, что отображаемая в Visio страница документа содержит блок-схему целиком. Все фигуры, которые выходят за пределы страницы в Visio, не будут напечатаны. Чтобы проверить, помещается ли блок-схема на страницу документа, используйте предварительный просмотр в диалоговом окне Параметры страницы (меню Файл , пункт Параметры страницы , вкладка Настройка печати ).
1. Блок-схема. размер которой слишком велик для страницы документа Visio.
2. Блок-схема, которая помещается на страницу документа Visio.
Изменение размера страницы документа Visio в соответствии с размером блок-схемы
Когда открыта блок-схема, в меню Файл выберите пункт Параметры страницы .
Откройте вкладку Размер страницы .
На вкладке Размер страницы щелкните .
Чтобы увидеть, как блок-схема будет выглядеть на печати, в меню Файл выберите пункт Предварительный просмотр . На рисунке ниже показана блок-схема, которая будет распечатана на четырех листах формата Letter.
Печать больших блок-схем на нескольких листах бумаги
В меню Файл выберите пункт Параметры страницы .
На вкладке Настройка печати в поле Бумага в принтере выберите нужный размер бумаги, если он еще не задан. Не нажимайте кнопку ОК .
Откройте вкладку Размер страницы и щелкните Изменять размеры по содержимому . В окне предварительного просмотра теперь видна разница между новой страницей и бумагой в принтере.
Нажмите кнопку ОК .
В меню Файл выберите пункт Предварительный просмотр , чтобы увидеть, как блок-схема будет выглядеть на печати.
Примечание: Между страницами могут отображаться затененные поля. Они соответствуют тем областям, которые будут распечатаны на обоих листах. Это позволяет склеить листы таким образом, чтобы на блок-схеме не было пустых промежутков.
После завершения печати можно обрезать поля, расположить страницы надлежащим образом и склеить их.
Вам понадобится
- - трафарет для черчения блок-схем;
- - механический карандаш;
- - ластик;
- - бумага;
- - компьютер с доступом в интернет.
Инструкция
Начало и конец алгоритма обозначаются овалами. Внутри них помещают, соответственно, слова «Начало» и «Конец». От овала, символизирующего начало алгоритма, исходит одна стрелка вниз, к , символизирующему конец алгоритма, приходит стрелка сверху.
Шаги, соответствующие действиям, не связанным с вводом-выводом, обозначаются при помощи прямоугольников. Пример такого действия - вычисление и присвоение результата той или иной переменной. Стрелка от предыдущего шага приходит к прямоугольнику сверху, а снизу от него исходит стрелка к следующему шагу.
Для обозначения шагов, соответствующих операциям ввода-вывода, используются параллелограммы. Такие операции бывают двух видов: присвоение поступивших откуда-либо данных переменной и вывод данных из переменной в файл, порт, на , принтер и т.п.
Ветвления обозначаются ромбами. В верхний угол ромба приходит стрелка от предыдущего шага, а из его боковых углов исходят стрелки, как «Нет» и «Да». Они приходят, соответственно, к шагам, выполняемым при несоблюдении и соблюдении условия. Нижний угол ромба оставляется свободным. Само (например, равенство, строгое или нестрогое) внутри ромба.
Прямоугольник, боковые стенки которого двойные, олицетворяет переход к подпрограмме. После того как в подпрограмме встретился оператор возврата, продолжается выполнение основной программы. Внутри указывается название подпрограммы. Блок-схемы всех подпрограмм помещаются под блок-схемой основной программы либо на отдельных страницах.
Если вы желаете составлять блок-схемы в электронном виде, воспользуйтесь -приложением под названием Flowchart. При желании можно также освоить особые языки программирования, в которых сам процесс программирования заключается в составлении блок-схемы. Таких языков два: Дракон и HiAsm.
Источники:
- как начертить блок схему
Блок-схема является вариантом формализованной записи алгоритма или процесса. Каждый шаг алгоритма в данном представлении изображается в виде блоков различной формы, которые соединены между собой линиями. В блок-схеме можно отобразить все этапы решения любой задачи, начиная с ввода исходных данных, обработки операторами, выполнения цикличных и условных функций, и заканчивая операциями вывода результирующих значений.
Инструкция
Как правило, вначале алгоритма производится ввод исходных данных для решения поставленной задачи. Нарисуйте параллелограмм ниже линии так, чтобы он непрерывным продолжением схемы. В параллелограмме напишите производимое действие, обычно это операции данных с экрана (Read nInp) или других устройств. Важно, что введенные вами переменных в данном шаге будут использоваться в дальнейшем во всем теле блок-схемы.
Выполнение одной или группы операций, любая обработка данных (изменение значения или формы представления) обозначается в виде прямоугольника. Нарисуйте данную фигуру в нужном месте алгоритма при составлении блок-схемы. Внутри прямоугольника запишите производимые действия , например, операция присваивания записывается следующим образом: mOut = 10*nInp b + 5. Далее также для продолжения блок-схемы нарисуйте линию вниз.
Важной составляющей любого алгоритма и соответственно блок-схемы являются условные и цикличные операторы. У данных операторов один вход и два и или более альтернативных выхода. После вычисления условия, заданного оператором, дальнейший переход осуществляется лишь по одному пути. Нарисуйте вход в элемент в виде линии входящей в верхнюю вершину элемента.
Для задания оператора условия нарисуйте от данной линии ромб. Внутри фигуры укажите само условие и проведите линии, указывающие дальнейший переход в зависимости от его выполнения. Условие задается в общем случае операциями сравнения (>, <, =). Переход по линии вниз осуществляется при истинном условии, назад – при ложном. Укажите около выходных линий фигуры результаты условия (true, false). Невыполнение условия (false) возвращает к определенному шагу выше по телу алгоритма. Проведите линии под прямым углом от выхода с условия и до нужного оператора.
Цикличный оператор обозначается прямоугольниками со скошенными углами. Причем для рисования данного оператора используются две пограничные фигуры. Начало цикла задается фигурой со скошенными верхними углами, конец цикла – фигурой со скошенными нижними углами. В фигуре начала цикла укажите условие работы цикла и между пограничных фигур нарисуйте операторы цикла.
В завершении блок-схемы должен быть указан вывод результирующих данных на носители или на экран. Оператор вывода рисуется аналогично оператору ввода. Изобразите параллелограмм и внутри него операции вывода с использованием выходных переменных.
Блок-схема является универсальной формой выражения алгоритма, которая затем может быть переведена на любой язык программирования. Она создается в виде, пригодном для чтения человеком. Это позволяет проверить правильность составления алгоритма вручную.
Инструкция
На конце каждой из линий, соединяющих элементы блок-схемы друг с другом, наносите . Это позволит точнее определить очередность выполнения действий, особенно, если алгоритм является разветвленным.
Исключительно важно использовать язык блок-схем при разработке алгоритма решения задачи. Решение одной и той же задачи может быть реализовано с помощью различных алгоритмов, отличающихся друг от друга как по времени счета и объему вычислений, так и по своей сложности. Запись этих алгоритмов с помощью блок-схем позволяет сравнивать их, выбирать наилучший алгоритм, упрощать, находить и устранять ошибки.
Отказ от языка блок-схем при разработке алгоритма и разработка алгоритма сразу на языке программирования приводит к значительным потерям времени, к выбору неоптимального алгоритма. Поэтому необходимо изначально разработать алгоритм решения задачи на языке блок-схем, после чего алгоритм перевести на язык программирования.
При разработке алгоритма сложной задачи используется метод пошаговой детализации. На первом шаге продумывается общая структура алгоритма без детальной проработки отдельных его частей. Блоки, требующие детализации, обводятся пунктирной линией и на последующих шагах разработки алгоритма продумываются и детализируются.
В процессе разработки алгоритма решения задачи можно выделить следующие этапы:
- Этап 1 . Математическое описание решения задачи.
- Этап 2 . Определение входных и выходных данных.
- Этап 3 . Разработка алгоритма решения задачи.
Базовые алгоритмические конструкции
В теории программирования доказано, что для записи любого, сколь угодно сложного алгоритма достаточно трех базовых структур :
- следование (линейный алгоритм);
- ветвление (разветвляющийся алгоритм);
- цикл-пока (циклический алгоритм).
Линейные алгоритмы
Линейный алгоритм образуется из последовательности действий, следующих одно за другим. Например, для определения площади прямоугольника необходимо сначала задать длину первой стороны, затем задать длину второй стороны, а уже затем по формуле вычислить его площадь.
Пример
ЗАДАЧА. Разработать алгоритм вычисления гипотенузы прямоугольного треугольника по известным значениям длин его катетов a и b.
На примере данной задачи рассмотрим все три этапа разработки алгоритма решения задачи:
Математическим решением задачи является известная формула:
,
где с-длина гипотенузы, a, b – длины катетов.
Входными данными являются значения катетов a и b. Выходными данными является длина гипотенузы – c.
Разветвляющиеся алгоритмы
содержит условие, в зависимости от которого выполняется та или иная последовательность действий.
Пример
ЗАДАЧА. Разработать алгоритм вычисления наибольшего числа из двух чисел x и y.
Этап 1. Математическое описание решения задачи.
Из курса математики известно, если x > y, то наибольшее число x, если x < y, то наибольшее число y, если x = y, то число x равно числу y.
Этап 2. Определение входных и выходных данных.
Входными данными являются значения чисел x и y. Выходным данными являются:
- наибольшее число
- любое из чисел, если числа равны
Для решения задачи нам необходимо знать значения x и y.
Этап 3. Разработка алгоритма решения задачи.
В схеме алгоритма решения задачи цифрами указаны номера элементов алгоритма, которые соответствуют номерам шагов словесного описания алгоритма
В рассматриваемом алгоритме (рис.3) имеются три ветви решения задачи:
- первая: это элементы 1, 2, 3, 4, 8.
- вторая: это элементы 1, 2, 3, 5, 6, 8
- третья: это элементы 1, 2, 3, 5, 7, 8.
Выбор ветви определяется значениями x и y в элементах 3 и 5, которые являются условиями, определяющими порядок выполнения элементов алгоритма. Если условие (равенство), записанное внутри символа «решение», выполняется при введенных значениях x и y, то следующими выполняется элементы 4 и 8. Это следует из того, что они соединены линией с надписью «да» и направление (последовательность) вычислений обозначена стрелочкой.
Если условие в элементе 3 не выполняется, то следующим выполняется элемент 5. Он соединен с элементом 3 линией с надписью «нет». Если условие, записанное в элементе 5, выполняется, то выполняется элементы 6 и 8, в противном случае выполняются элементы 7 и 8.
Циклические алгоритмы
– определяет повторение некоторой части действий (операций), пока не будет нарушено условие, выполнение которого проверяется в начале цикла. Совокупность операций, выполняемых многократно, называется телом цикла.
Алгоритмы, отдельные действия в которых многократно повторяются, называются циклическими алгоритмами, Совокупность действий, связанную с повторениями, называют циклом .
При разработке алгоритма циклической структуры выделяют следующие понятия:
- параметр цикла – величина, с изменением значения которой связано многократное выполнение цикла;
- начальное и конечное значения параметров цикла;
- шаг цикла – значение, на которое изменяется параметр цикла при каждом повторении.
Цикл организован по определенным правилам. Циклический алгоритм состоит из подготовки цикла, тела цикла и условия продолжения цикла.
В подготовку цикла входят действия, связанные с заданием исходных значений для параметров цикла:
- начальные значения цикла;
- конечные значения цикла;
- шаг цикла.
В тело цикла входят:
- многократно повторяющиеся действия для вычисления искомых величин;
- подготовка следующего значения параметра цикла;
- подготовка других значений, необходимых для повторного выполнения действий в теле цикла.
В условии продолжения цикла определяется допустимость выполнения повторяющихся действий. Если параметр цикла равен или превысил конечное значение цикла, то выполнение цикла должно быть прекращено.
Пример
ЗАДАЧА . Разработать алгоритм вычисления суммы натуральных чисел от 1 до 100.
Этап 1. Математическое описание решения задачи .
Обозначим сумму натуральных чисел через S. Тогда формула вычисления суммы натуральных чисел от 1 до 100 может быть записана так:
где Xi – натуральное число X c номером i, который изменяется от 1 до n, n=100 – количество натуральных чисел.
Этап 2. Определение входных и выходных данных.
Входными данными являются натуральные числа: 1, 2, 3, 4, 5, …, 98, 99, 100.
Выходные данные – значение суммы членов последовательности натуральных чисел.
Параметр цикла – величина, определяющая количество повторений цикла. В нашем случае i – номер натурального числа.
Подготовка цикла заключается в задании начального и конечного значений параметра цикла.
- начальное значение параметра цикла равно 1,
- конечное значение параметра цикла равно n,
- шаг цикла равен 1.
Для корректного суммирования необходимо предварительно задать начальное значение суммы, равное 0.
Тело цикла. В теле цикла будет выполняться накопление значения суммы чисел, а также вычисляться следующее значение параметра цикла по формулам:
Условие продолжения цикла: цикл должен повторяться до тех пор, пока не будет добавлен последний член последовательности натуральных чисел, т.е. пока параметр цикла будет меньше или равен конечному значению параметра цикла.
Этап 3. Разработка алгоритма решения задачи.
Введем обозначения: S – сумма последовательности, i – значение натурального числа.
Начальное значение цикла i=1, конечное значение цикла i =100, шаг цикла 1.
| Словесное описание алгоритма | Запись алгоритма на языке блок-схем |
|
В схеме алгоритма решения задачи цифрами указаны номера элементов алгоритма. Номера элементов соответствуют номерам шагов словесного описания алгоритма.
|
Строго говоря, термина «блок-схема» не существует. Вместо этой фразы правильно говорить «схема алгоритма», но сейчас не об этом. Моя статья о том, можно ли быстро и удобно рисовать алгоритмы, при этом еще чтобы это было бесплатно. Было бы здорово, если бы существовал бесплатный аналог онлайн-редактора Gliffy, и он на наше счастье есть.
Алгоритмы в Pencil рисовать очень легко. Для этого имеется выделенная библиотека примитивов со стандартными блоками и соединителями. Выглядит это примерно так:
При рисовании блоков они привязываются автоматически к сетке, что позволяет легко их выравнивать. Нарисовав один блок, другой блок можно «примагнитить» к нему снизу или сбоку, всё при этом будет ровно.
Если навести на блок и кликнуть мышью один раз, будет режим изменения размера блока и перетаскивания. Если кликнуть второй раз, блок можно будет вращать (появятся круглые красные точки по краям).
Доступны основные базовые возможности, практически как в Visio: блоки можно объединять в группы, перетаскивать и копировать, располагать выше или ниже по слоям, магнитить коннекторы к центру и т.д.
Недостатки тоже присутствуют, например, не очень корректная работа углового соединителя: он иногда трансформируется в невообразимый зигзаг при попытке его выделить и перетащить. Но эти недостатки столь несущественны, что не помешали занять программе Pencil достойное место в моей коллекции повседневных инструментов разработчика.
