Блок-схема алгоритма

Пример блок-схемы алгоритма вычисления факториала числа N

Схе́ма - графическое представление определения, анализа или метода решения задачи, в котором используются символы для отображения операций, данных, потока, оборудования и т. д. (ГОСТ 19.701-90 ).

Блок-схема - распространенный тип схем, описывающий алгоритмы или процессы, изображая шаги в виде блоков различной формы, соединенных между собой стрелками.

Стандарты выполнения

Правила выполнения схем определяются следующими документами:

Для программной документации:

Данные документы в частности регулируют способы построения схем и внешний вид их элементов.

Основные элементы схем алгоритма

Наименование	Обозначение	Функция
Терминатор (пуск-останов)		Элемент отображает вход из внешней среды или выход из нее (наиболее частое применение − начало и конец программы). Внутри фигуры записывается соответствующее действие.
Процесс		Выполнение одной или нескольких операций, обработка данных любого вида (изменение значения данных, формы представления, расположения). Внутри фигуры записывают непосредственно сами операции, например, операцию присваивания : a = 10*b + c .
Решение		Отображает решение или функцию переключательного типа с одним входом и двумя или более альтернативными выходами, из которых только один может быть выбран после вычисления условий, определенных внутри этого элемента. Вход в элемент обозначается линией, входящей обычно в верхнюю вершину элемента. Если выходов два или три то обычно каждый выход обозначается линией, выходящей из оставшихся вершин (боковых и нижней). Если выходов больше трех, то их следует показывать одной линией, выходящей из вершины (чаще нижней) элемента, которая затем разветвляется. Соответствующие результаты вычислений могут записываться рядом с линиями, отображающими эти пути. Примеры решения: в общем случае − сравнение (три выхода: > , < , = ); в программировании − условные операторы if (два выхода: true , false ) и case (множество выходов).
Предопределенный процесс		Символ отображает выполнение процесса, состоящего из одной или нескольких операций, который определен в другом месте программы (в подпрограмме, модуле). Внутри символа записывается название процесса и передаваемые в него данные. Например, в программировании − вызов процедуры или функции.
Данные (ввод-вывод)		Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или отображения результатов обработки (вывод). Данный символ не определяет носителя данных (для указания типа носителя данных используются специфические символы).
Граница цикла		Символ состоит из двух частей − соответственно, начало и конец цикла − операции, выполняемые внутри цикла, размещаются между ними. Условия цикла и приращения записываются внутри символа начала или конца цикла − в зависимости от типа организации цикла. Часто для изображения на блок-схеме цикла вместо данного символа используют символ решения, указывая в нем условие, а одну из линий выхода замыкают выше в блок-схеме (перед операциями цикла).
Соединитель		Символ отображает выход в часть схемы и вход из другой части этой схемы. Используется для обрыва линии и продолжения ее в другом месте (пример: разделение блок-схемы, не помещяющейся на листе). Соответствующие соединительные символы должны иметь одно (при том уникальное) обозначение.
Комментарий		Используется для более подробного описания шага, процесса или группы процессов. Описание помещается со стороны квадратной скобки и охватывается ей по всей высоте. Пунктирная линия идет к описываемому элементу, либо группе элементов (при этом группа выделяется замкнутой пунктирной линией). Также символ комментария следует использовать в тех случаях, когда объем текста в каком-либо другом символе (например, символ процесса, символ данных и др.) превышает его объем.

Описание других элементов схем можно найти в соответствующих ГОСТ (указаны выше).

Порядок выполнения действий задается путем соединения вершин дугами, что позволяет рассматривать блок-схемы не только как наглядную интерпретацию алгоритма, удобную для восприятия человеком, но и как взвешенный ориентированный граф . Однако не любой ориентированный граф, составленный из вершин указанных выше типов, является корректным алгоритмом . Например, из операторной вершины не может выходить более одной дуги. Поэтому на практике обычно ограничиваются рассмотрением подкласса граф-схем алгоритмов, удовлетворяющих свойствам безопасности, живости и устойчивости.

Дракон-схемы

В последнее время появились структурные, математически строгие блок-схемы, которые называются «дракон-схемы». С появлением дракон-схем блок-схемы стали терять своё значение, так как они во всех отношениях уступают дракон-схемам.

Примечания

См. также

• Диаграмма связей

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Блок-схема алгоритма" в других словарях:

блок-схема алгоритма - контрольная диаграмма — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы контрольная диаграмма EN control diagram …

блок-схема - — блок схема [Лугинский Я. Н. и др. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике. 2 е издание М.: РУССО, 1995 616 с.] блок схема Условное изображение алгоритма,… … Справочник технического переводчика

блок-схема (программы или алгоритма) - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN flow diagram … Справочник технического переводчика

В программировании графическое представление программы или алгоритма с использованием стандартных графических элементов (прямоугольников, ромбиков, трапеций и др.), обозначающих команды, действия, данные и т.п. По английски: Flowchart См. также:… … Финансовый словарь

Блок-схема - – условное изображение алгоритма, программы для ЭВМ, процесса принятия решения, документооборота и т.п., предназначенное для выявления их структуры и общей последовательности операций. Пример Б. с. см. в статье Алгоритм … Экономико-математический словарь

У этого термина существуют и другие значения, см. Блок. Пример блок схемы алгоритма вычисления факториала числа N Схема графическое представление определения, анализа или метода решения задачи, в котором используются символ … Википедия

БЛОК-СХЕМА - условное изображение алгоритма решения задачи, документооборота, последовательности выполнения рабочих операций или процедур с помощью стрелок, соединительных линий и геометрических фигур различной формы, содержащих внутри символы управления или… … Большой экономический словарь

поэтапная блок-схема - представляет собой подробное графическое изображение структурной организации алгоритма, в котором каждый этап процесса переработки данных представляется в виде пронумерованных геометрических фигур (или блоков) … Толковый переводоведческий словарь

Блок схема алгоритма Дейкстры. Алгоритмы поиска на гр … Википедия

аттестация информационных технологий в области качества служебной информации - Официальное подтверждение органом по сертификации или другим специально уполномоченным органом наличия необходимых и достаточных условий применения информационной технологии, обеспечивающих стабильность выполнения норм качества служебной… … Справочник технического переводчика

Книги

• Императивы эффективности производства , Николай Александрович Жданкин. На основе проведенного исследования рассматриваются вопросы разработки стратегии крупной компании в металлургии. Приведены примеры анализа внутренней и внешнейсреды предприятия. Произведена… электронная книга

В современном мире цифровой техники программирование является основой для работы различных вычислительных машин, гаджетов и прочего электронного оборудования. А умение быстро и правильно составить блок-схему алгоритма выступает фундаментом, основой данной науки. Такая схема является графической моделью процессов, которые необходимо выполнять оборудованию. Она состоит из отдельных функциональных блоков, выполняющих различные назначения (начало/конец, ввод/вывод, вызов функции и т. д.).

Алгоритм и алгоритмизация

По сути, алгоритм является обычной инструкцией о том, в какой последовательности необходимо выполнять те или иные действия при переработке исходных данных в требуемый результат. Наряду с этим термином зачастую используют Под ней понимают совокупность способов и приемов составления последовательности для решения конкретных задач.

Часто алгоритм применяется не в качестве инструкции для вычислительной машины, а как схема выполнения каких-либо действий. Это позволяет отметить эффективность и результативность данного способа решения, исправить возможные ошибки, а также сравнить его с другими подобными решениями еще до введения в компьютер. Кроме того, алгоритм представляет собой основу для составления программы, которую необходимо написать на языке программирования, с тем, чтобы в дальнейшем реализовать процесс обработки информации на ПК. На сегодняшний день получили известность два практических способа построения таких последовательностей. Первым является пошаговое словесное описание, а вторым - блок-схема алгоритма задачи. Первый из них получил существенно меньшее распространение. Это объясняется отсутствием наглядности и многословностью. Второй способ, наоборот, является весьма удобным средством изображения последовательности. Он широко распространен как в учебной, так и в научной литературе.

Элементы блок-схем

Блок-схема алгоритма программы представляет собой последовательность графических символов, предписывающих выполнение конкретных операций, а также связей между ними. Внутри каждого такого изображения указывается информация о задаче, подлежащей выполнению. Размеры и конфигурация графических символов, а также порядок оформления последовательностей регламентированы ГОСТ 19003-80 и ГОСТ 19002-80.

Рассмотрим основные элементы блок-схемы алгоритма (на фото предоставлены примеры их начертания).

1. Процесс - вычислительное действие либо последовательность таких действий.

2. Решение - проверка заданного условия.

3. Модификация - заголовок цикла.

4. Предопределенный процесс - обращение к процедуре.

5. Документ - печать и вывод данных.

6. Перфокарта - ввод информации.

7. Ввод/Вывод - Ввод/Вывод данных.

8. Соединитель - разрыв линий потока.

9. Начало/Конец - начало, конец, остановка, пуск, вход и выход используются во вспомогательных алгоритмах.

10. Комментарий - используют для размещения пояснительных надписей.

11. Вертикальные и горизонтальные потоки - направление последовательности, линия связи между блоками.

12. Слияние - соединение потоков.

13. Межстраничный соединитель - метка, символизирующая о переходе на другой лист.

Правила начертания

Построение блок-схемы алгоритма осуществляется по конкретным требованиям, прописанным ГОСТ. Например, при соединении графических символов используются только горизонтальные или вертикальные линии. Потоки, направленные справа налево и снизу вверх, обязательно помечаются стрелками. Прочие линии могут не помечаться. Расстояние между параллельными потоками не должно быть меньше трех миллиметров, а между остальными элементами - не менее пяти миллиметров. Размеры блоков должны быть кратными пяти. Отношение горизонтали к вертикали графического символа составляет 1,5. Иногда допускается равное двум. Для удобства описания графические символы следует нумеровать. По характеру связей различают виды блок-схем алгоритма линейной, циклической и разветвляющейся структуры.

Переменные, константы и ячейки памяти

Для лучшего понимания принципа действия алгоритма можно рассмотреть простейший автомат. В его состав входят память, состоящая из ячеек; записывающая/считывающая головка; процессор. В чем заключается принцип работы такого устройства? Головка, получив приказ от процессора, осуществляет запись данных в ячейку либо производит считывание константы. В простейшем случае это будет арифметическое число. Кроме того, константами могут быть строки символов и др. Под переменной понимается ячейка памяти, в которой хранится информация. За время выполнения алгоритма в такой ячейке могут быть записаны различные данные. На этом принципе построены персональные компьютеры и прочая электроника. Алгоритм выполнения какой-либо задачи является набором команд для считывания или записи информации в эти ячейки памяти.

Массивы

Массивы являются еще одной разновидностью индексированных переменных. По сути, это совокупность ячеек, которая объединена общим обозначением. Массивы различают двумерные, трехмерные и т. д. Простейший из них представляет собой ряд последовательных ячеек. Такой массив имеет свое имя. Каждый элемент обладает своим номером - индексом. Константа, записанная в ячейку, называется элементом массива.

Двумерный тип по своему расположению элементов напоминает матрицу. Ячейки в таком массиве характеризуются двумя индексами (это напоминает шахматную доску с нумерацией клеток). По такому же принципу реализованы трехмерные и больше структуры.

Линейные алгоритмы

Такой тип последовательности блок-схемы алгоритмов (примеры приведены в этой статье) характеризуется выполнением от начала и до конца сверху вниз. В таком случае автомат выполняет предписанные ему операции шаг за шагом. Каждое действие обрабатывается процессором. Кроме вычислений, он при необходимости приказывает записывающей/считывающей головке, куда и что необходимо записать и откуда считать. Конечный результат записывается в ячейки памяти, каждая из которых имеет свой индекс и хранит свою константу.

Разветвляющиеся алгоритмы

На практике линейный тип встречается крайне редко. Зачастую необходимо организовать последовательность, которая в зависимости от заданных условий протекает по той или иной ветви. Блок-схема алгоритма разветвленного типа содержит элемент «Решение», благодаря которому выполняется проверка определенного условия, и чем их больше, тем больше ветвей у последовательности.

Блок-схемы алгоритмов: примеры

Рассмотрим, каким образом функционирует разветвленный алгоритм. В качестве примера возьмем функцию: z = y/x. Из условия видно, что данное уравнение обладает одним ограничением - на нуль делить нельзя. Так что необходимо исключить данное решение и предупредить пользователя о возникшей ошибке. Сначала составляется блок-схема алгоритма. Она будет состоять из семи блоков. Первый графический символ - «Начало», второй - «Ввод», здесь следует задать значения Х и Y. Затем следует блок «Решение», в нем проводится проверка условия: Х=0. В данном случае автомат проводит сверку с ячейкой константой, если вводимое значение совпадет с ней, то решение алгоритма пойдет по ветви «Да». В таком случае управление передается четвертому блоку, и автомат выдает «ошибку», работа заканчивается в седьмом символе «Конец». Если результат проверки отрицательный, тогда в пятом графическом символе осуществляется процесс деления и определяется значение Z. В шестом блоке выводится результат на экран.

Циклические алгоритмы

Зачастую при решении задач необходимо повторять выполнение какой-либо операции по одной и той же зависимости при различных значениях переменных и производить неоднократный проход по одному и тому же участку схемы. Такие участки принято называть циклами, а алгоритм - циклическим. Использование данного метода существенно сокращает саму последовательность. принято делить на два типа: с наперед неизвестным и наперед известным количеством таких проходов.

Пример решения разветвляющегося алгоритма

Рассмотрим пример, в котором дана блок-схема алгоритма с наперед неизвестным количеством проходов. Для этого следует решить задачу - указать наименьшее число членов ряда сумма которых превышает число К. Такая блок-схема алгоритма состоит из восьми символов. Вначале вводим значение числа К (№2). Затем в блоке 3 переменная П получает значение «единица», это значит, что с него начнется отсчет натуральных чисел. А накопительная сумма С в начале получает значение «нуль». Далее управление передается в пятый блок, где происходит выполнение команды: С=С+П. То есть происходит суммирование значений ячеек С и П, и результат перезаписывается в С. После сложения первого члена данной последовательности в блоке №6 осуществляется проверка условия - не превышает ли сумма заданное число К? Если условие не выполнено, тогда управление передается четвертому блоку, где к переменной П прибавляется единица и осуществляется переход снова к блоку №5. Данная процедура будет происходить до тех пор, пока не выполнится условие: С>К, то есть накапливаемая сумма превысит заданное значение. Переменная П является счетчиком цикла. Далее происходит переход к блоку №7, где отпечатываются результаты работы.

Алгоритмы, содержащие структуры вложенных циклов

Часто при алгоритмическом решении поставленной задачи возникает потребность создания цикла, который содержит в своем теле другой цикл. Это считается нормой. Такие элементы называют структурами вложенных циклов. Их порядок может быть достаточно большим. Он определяется методом, благодаря которому достигается решение необходимой задачи. Например, при обработке как правило, строится блок-схема алгоритма без вложения циклов. И тем не менее в ряде случаев при решении подобных задач возникает необходимость выбора именно такого варианта решения. Следует отметить, что все вложенные циклы, включая первый (наружный), должны содержать счетчики с разными именами. Вне пределов своего цикла они могут использоваться в качестве обычных переменных.

Вспомогательные алгоритмы

Данный тип последовательности является аналогом языковой подпрограммы. Вспомогательный алгоритм имеет имя и параметры, которые называют формальными. Имя дается для того, чтобы отличать его в ряду других, а параметры выполняют роль выходных и входных математических функций. Их выбирают таким образом, чтобы был исчерпан полный набор необходимых величин. Часто один и тот же формальный параметр оказывается одновременно и входным, и выходным. Например, в таком алгоритме на вход может подаваться массив для обработки. А в результирующей части он может быть представлен в измененном виде в качестве выходного параметра. Среди алгоритмов вспомогательного типа различают функции и процедуры.

Декомпозиция алгоритма

Под этим термином понимают разложение общей схемы алгоритма на вспомогательные (функции и процедуры) и головной. Этот метод весьма прост, когда алгоритм задан блок-схемой - сначала из него вычленяют участки, отвечающие за основную работу. Наиболее сложные этапы оформляются как функции и процедуры верхнего уровня. Далее их делят на элементарные участки низкого уровня. Здесь работает принцип «от сложного к простому». Это проводится до тех пор, пока алгоритм не будет разобран на Обычно решение декомпозиции последовательности состоит из трех главных этапов: ввода данных, вывода отсортированного массива. Первый и последний этапы вследствие их элементарности не нуждаются в разложении, поэтому их выполняют в головном алгоритме. А вот второй является весьма сложным самостоятельным фрагментом вычислений, поэтому его обычно выводят в отдельный блок. Этапы сортировки, в свою очередь, делятся на две части: установления необходимости проведения процедуры (N-1)-кратного прохода по заданному массиву и нахождения наименьшего элемента в рассматриваемом фрагменте массива с последующей перестановкой его с начальным элементом участка. Так как последний этап неоднократно повторяется, то его оформляют как отдельную процедуру.

В этой статье будут рассмотрены примеры блок-схем, которые могут встретиться вам в учебниках по информатике и другой литературе. Блок-схема представляет собой алгоритм, по которому решается какая-либо задача, поставленная перед разработчиком. Сначала нужно ответить на вопрос, что такое алгоритм, как он представляется графически, а самое главное - как его решить, зная определенные параметры. Нужно сразу отметить, что алгоритмы бывают нескольких видов.

Что такое алгоритм?

Это слово ввел в обиход математик Мухаммед аль-Хорезми, который жил в период 763-850 года. Именно он является человеком, который создал правила выполнения арифметических действий (а их всего четыре). А вот ГОСТ от 1974 года, который гласит, что:

Алгоритм - это точное предписание, которое определяет вычислительный процесс. Причем имеется несколько переменных с заданными значениями, которые приводят расчеты к искомому результату.

Алгоритм позволяет четко указать исполнителю выполнять строгую чтобы решить поставленную задачу и получить результат. Разработка алгоритма - это разбивание одной большой задачи на некую последовательность шагов. Причем разработчик алгоритма обязан знать все особенности и правила его составления.

Особенности алгоритма

Всего можно выделить восемь особенностей алгоритма (независимо от его вида):

1. Присутствует функция ввода изначальных данных.
2. Есть вывод некоего результата после завершения алгоритма. Нужно помнить, что алгоритм нужен для того, чтобы достичь определенной цели, а именно - получить результат, который имеет прямое отношение к исходным данным.
3. У алгоритма должна быть структура дискретного типа. Он должен представляться последовательными шагами. Причем каждый следующий шаг может начаться только после завершения предыдущего.
4. Алгоритм должен быть однозначным. Каждый шаг четко определяется и не допускает произвольной трактовки.
5. Алгоритм должен быть конечным - необходимо, чтобы он выполнялся за строго определенное количество шагов.
6. Алгоритм должен быть корректным - задавать исключительно верное решение поставленной задачи.
7. Общность (или массовость) - он должен работать с различными исходными данными.
8. Время, которое дается на решение алгоритма, должно быть минимальным. Это определяет эффективность решения поставленной задачи.

А теперь, зная, какие существуют блок-схемы алгоритмов, можно приступить к рассмотрению способов их записи. А их не очень много.

Словесная запись

Такая форма, как правило, применяется при описании порядка действий для человека: «Пойди туда, не знаю куда. Принеси то, не знаю что».

Конечно, это шуточная форма, но суть понятна. В качестве примера можно привести еще, например, привычную запись на стеклах автобусов:«При аварии выдернуть шнур, выдавить стекло».

Здесь четко ставится условие, при котором нужно выполнить два действия в строгой последовательности. Но это самые простые алгоритмы, существуют и более сложные. Иногда используются формулы, спецобозначения, но при обязательном условии - исполнитель должен все понимать.

Допускается изменять порядок действий, если необходимо вернуться, например, к предыдущей операции либо обойти какую-то команду при определенном условии. При этом команды желательно нумеровать и обязательно указывается команда, к которой происходит переход: «Закончив все манипуляции, повторяете пункты с 3 по 5».

Запись в графической форме

В этой записи участвуют элементы блок-схем. Все элементы стандартизированы, у каждой команды имеется определенная графическая запись. А конкретная команда должна записываться внутри каждого из блоков обычным языком или математическими формулами. Все блоки должны соединяться линиями - они показывают, какой именно порядок у выполняемых команд. Собственно, этот тип алгоритма более подходит для использования в программном коде, нежели словесный.

Запись на языках программирования

В том случае, если алгоритм необходим для того, чтобы задачу решала программа, установленная на ПК, то нужно его записывать специальным кодом. Для этого существует множество языков программирования. И алгоритм в этом случае называется программой.

Блок-схемы

Блок-схема - это представление алгоритма в графической форме. Все команды и действия представлены геометрическими фигурами (блоками). Внутри каждой фигуры вписывается вся информация о тех действиях, которые нужно выполнить. Связи изображены в виде обычных линий со стрелками (при необходимости).

Для оформления блок-схем алгоритмов имеется ГОСТ 19.701-90. Он описывает порядок и правила создания их в графической форме, а также основные методы решения. В этой статье приведены основные элементы блок-схем, которые используются при решении задач, например, по информатике. А теперь давайте рассмотрим правила построения.

Основные правила составления блок-схемы

Можно выделить такие особенности, которые должны быть у любой блок-схемы:

1. Обязательно должно присутствовать два блока - «Начало» и «Конец». Причем в единичном экземпляре.
2. От начального блока до конечного должны быть проведены линии связи.
3. Из всех блоков, кроме конечного, должны выходить линии потока.
4. Обязательно должна присутствовать нумерация всех блоков: сверху вниз, слева направо. Порядковый номер нужно проставлять в левом верхнем углу, делая разрыв начертания.
5. Все блоки должны быть связаны друг с другом линиями. Именно они должны определять последовательность, с которой выполняются действия. Если поток движется снизу вверх или справа налево (другими словами, в обратном порядке), то обязательно рисуются стрелки.
6. Линии делятся на выходящие и входящие. При этом нужно отметить, что одна линия является для одного блока выходящей, а для другого входящей.
7. От начального блока в схеме линия потока только выходит, так как он является самым первым.
8. А вот у конечного блока имеется только вход. Это наглядно показано на примерах блок-схем, которые имеются в статье.
9. Чтобы проще было читать блок-схемы, входящие линии изображаются сверху, а исходящие снизу.
10. Допускается наличие разрывов в линиях потока. Обязательно они помечаются специальными соединителями.
11. Для облегчения блок-схемы разрешается всю информацию прописывать в комментариях.

Графические элементы блок-схем для решения алгоритмов представлены в таблице:

Линейный тип алгоритмов

Это самый простой вид, который состоит из определенной последовательности действий, они не зависят от того, какие данные вписаны изначально. Есть несколько команд, которые выполняются однократно и только после того, как будет сделана предшествующая. Линейная блок-схема выглядит таким образом:

Причем связи могут идти как сверху вниз, так и слева направо. Используется такая блок-схема для записи алгоритмов вычислений по простым формулам, у которых не имеется ограничений на значения переменных, входящих в формулы для расчета. Линейный алгоритм - это составная часть сложных процессов вычисления.

Разветвляющиеся алгоритмы

Блок-схемы, построенные по таким алгоритмам, являются более сложными, нежели линейные. Но суть не меняется. Разветвляющийся алгоритм - это процесс, в котором дальнейшее действие зависит от того, как выполняется условие и какое получается решение. Каждое направление действия - это ветвь.

На схемах изображаются блоки, которые называются «Решение». У него имеется два выхода, а внутри прописывается логическое условие. Именно от того, как оно будет выполнено, зависит дальнейшее движение по схеме алгоритма. Можно разделить разветвляющиеся алгоритмы на три группы:

1. «Обход» - при этом одна из веток не имеет операторов. Другими словами, происходит обход нескольких действий другой ветки.
2. «Разветвление» - каждая ветка имеет определенный набор выполняемых действий.
3. «Множественный выбор» - это разветвление, в котором есть несколько веток и каждая содержит в себе определенный набор выполняемых действий. Причем есть одна особенность - выбор направления напрямую зависит от того, какие заданы значения выражений, входящих в алгоритм.

Это простые алгоритмы, которые решаются очень просто. Теперь давайте перейдем к более сложным.

Циклический алгоритм

Здесь все предельно понятно - циклическая блок-схема представляет алгоритм, в котором многократно повторяются однотипные вычисления. По определению, цикл - это определенная последовательность каких-либо действий, выполняемая многократно (более, чем один раз). И можно выделить несколько типов циклов:

1. У которых известно число повторений действий (их еще называют циклами со счетчиком).
2. У которых число повторений неизвестно - с постусловием и предусловием.

Независимо от того, какой тип цикла используется для решения алгоритма, у него обязательно должна присутствовать переменная, при помощи которой происходит выход. Именно она определяет количество повторений цикла. Рабочая часть (тело) цикла - это определенная последовательность действий, которая выполняется на каждом шаге. А теперь более детально рассмотрим все типы циклов, которые могут встретиться при составлении алгоритмов и решении задач по информатике.

Циклы со счетчиками

На рисунке изображена простая блок-схема, в которой имеется цикл со счетчиком. Такой тип алгоритмов показывает, что заранее известно количество повторений данного цикла. И это число фиксировано. При этом переменная, считающая число шагов (повторений), так и называется - счетчик. Иногда в учебниках можно встретить иные определения - параметр цикла, управляющая переменная.

Блок-схема очень наглядно иллюстрирует, как работает цикл со счетчиком. Прежде чем приступить к выполнению первого шага, нужно присвоить начальное значение счетчику - это может быть любое число, оно зависит от конкретного алгоритма. В том случае, когда конечное значение меньше величины счетчика, начнет выполняться определенная группа команд, которые составляют тело цикла.

После того, как тело будет выполнено, счетчик меняется на величину шага счетчика, обозначенную буквой h. В том случае, если значение, которое получится, будет меньше конечного, цикл будет продолжаться. И закончится он лишь в тогда, когда конечное значение будет меньше, чем счетчик цикла. Только в этом случае произойдет выполнение того действия, которое следует за циклом.

Обычно в обозначениях блок-схем используется блок, который называется «Подготовка». В нем прописывается счетчик, а затем указываются такие данные: начальное и конечное значения, шаг изменения. На блок-схеме это параметры I н, Ik и h, соответственно. В том случае, когда h=1, величину шага не записывают. В остальных случаях делать это обязательно. Необходимо придерживаться простого правила - линия потока должна входить сверху. А линия потока, которая выходит снизу (или справа, в зависимости от конкретного алгоритма), должна показывать переход к последующему оператору.

Теперь вы полностью изучили описание блок-схемы, изображенной на рисунке. Можно перейти к дальнейшему изучению. Когда используется цикл со счетчиком, требуется соблюдать определенные условия:

1. В теле не разрешается изменять (принудительно) значение счетчика.
2. Запрещено передавать управление извне оператору тела. Другими словами, войти в цикл можно только из его начала.

Циклы с предусловием

Этот тип циклов применяется в тех случаях, когда количество повторений заранее неизвестно. Цикл с предусловием - это тип алгоритма, в котором непосредственно перед началом выполнения тела осуществляется проверка условия, при котором допускается переход к следующему действию. Обратите внимание на то, как изображаются элементы блок-схемы.

В том случае, когда условие выполняется (утверждение истинно), происходит переход к началу тела цикла. Непосредственно в нем изменяется значение хотя бы одной переменной, влияющей на значение поставленного условия. Если не придерживаться этого правила, получим «зацикливание». В том случае, если после следующей проверки условия выполнения тела цикла оказывается, что оно ложное, то происходит выход.

В блок-схемах алгоритмов допускается осуществлять проверку не истинности, а ложности начального условия. При этом из цикла произойдет выход только в том случае, если значение условия окажется истинным. Оба варианта правильные, их использование зависит от того, какой конкретно удобнее использовать для решения той или иной задачи. Такой тип цикла имеет одну особенность - тело может не выполниться в случае, когда условие ложно или истинно (в зависимости от варианта, который применяется для решения алгоритма).

Ниже приведена блок-схема, которая описывает все эти действия:

Что такое цикл с постусловием?

Если внимательно присмотреться, то этот вид циклов чем-то похож на предыдущий. Самостоятельно построить блок-схему, описывающую этот цикл, мы сейчас и попробуем. Особенность заключается в том, что неизвестно заранее число повторений. А условие задается уже после того, как произошел выход из тела. Отсюда видно, что тело, независимо от решения, будет выполняться как минимум один раз. Для наглядности взгляните на блок-схему, описывающую выполнение условия и операторов:

Ничего сложного в построении алгоритмов с циклами нет, достаточно в них только один раз разобраться. А теперь перейдем к более сложным конструкциям.

Сложные циклы

Сложные - это такие конструкции, внутри которых есть один или больше простых циклов. Иногда их называют вложенными. При этом те конструкции, которые охватывают иные циклы, называют «внешними». А те, которые входят в конструкцию внешних - внутренними. При выполнении каждого шага внешнего цикла происходит полная прокрутка внутреннего, как представлено на рисунке:

Вот и все, вы рассмотрели основные особенности построения блок-схем для решения алгоритмов, знаете принципы и правила. Теперь можно рассмотреть конкретные примеры блок-схем из жизни. Например, в психологии такие конструкции используются для того, чтобы человек решил какой-то вопрос:

Или пример из биологии для решения поставленной задачи:

Решение задач с блок-схемами

А теперь рассмотрим примеры задач с блок-схемами, которые могут попасться в учебниках информатики. Например, задана блок-схема, по которой решается какой-то алгоритм:

При этом пользователь самостоятельно вводит значения переменных. Допустим, х=16, а у=2. Процесс выполнения такой:

1. Производится ввод значений х и у.
2. Выполняется операция преобразования: х=√16=4.
3. Выполняется условие: у=у 2 =4.
4. Производится вычисление: х=(х+1)=(4+1)=5.
5. Дальше вычисляется следующая переменная: у=(у+х)=(5+4)=9.
6. Выводится решение: у=9.

На этом примере блок-схемы по информатике хорошо видно, как происходит решение алгоритма. Нужно обратить внимание на то, что значения х и у задаются на начальном этапе и они могут быть любыми.

Алгоритм и его свойства

Решение задач на компьютере основано на понятии алгоритма. Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к исходному результату.

Алгоритм означает точное описание некоторого процесса, инструкцию по его выполнению. Разработка алгоритма является сложным и трудоемким процессом. Алгоритмизация – это техника разработки (составления) алгоритма для решения задач на ЭВМ.

Изобразительные средства для описания (представление) алгоритма

Для записи алгоритма решения задачи применяются следующие изобразительные способы их представления:

Словесно- формульное описание

Блок-схема (схема графических символов)

Алгоритмические языки

Операторные схемы

Псевдокод

Для записи алгоритма существует общая методика:

Каждый алгоритм должен иметь имя, которое раскрывает его смысл.

Необходимо обозначить начало и конец алгоритма.

Описать входные и выходные данные.

Указать команды, которые позволяют выполнять определенные действия над выделенными данными

Общий вид алгоритма

Алгоритм:

Название алгоритма

Описание данных

Формульно-словесный способ записи алгоритма характеризуется тем, что описание осуществляется с помощью слов и формул. Содержание последовательности этапов выполнения алгоритмов записывается на естественном профессиональном языке предметной области в произвольной форме.

Графический способ описания алгоритма (блок - схема) получил самое широкое распространение. Для графического описания алгоритмов используются схемы алгоритмов или блочные символы (блоки), которые соединяются между собой линиями связи.

Каждый этап вычислительного процесса представляется геометрическими фигурами (блоками). Они делятся на арифметические или вычислительные (прямоугольник), логические (ромб) и блоки ввода-вывода данных (параллелограмм).

Порядок выполнения этапов указывается стрелками, соединяющими блоки. Геометрические фигуры размещаются сверху вниз и слева на право. Нумерация блоков производится в порядке их размещения в схеме.

Алгоритмические языки - это специальное средство, предназначенное для записи алгоритмов в аналитическом виде. Алгоритмические языки близки к математическим выражениям и к естественным языкам. Каждый алгоритмический язык имеет свой словарь. Алгоритм, записанный на алгоритмическом языке, выполняется по строгим правилам этого конкретного языка.

Операторные схемы алгоритмов. Суть этого способа описания алгоритма заключается в том, что каждый оператор обозначается буквой (например, А – арифметический оператор, Р – логический оператор и т.д.).

Операторы записываются слева направо в последовательности их выполнения, причем, каждый оператор имеет индекс, указывающий порядковый номер оператора. Алгоритм записывается в одну строку в виде последовательности операторов.

Псевдокод – система команд абстрактной машины. Этот способ записи алгоритма с помощью операторов близких к алгоритмическим языкам.

Принципы разработки алгоритмов и программ

Типы алгоритмических процессов

По структуре выполнения алгоритмы и программы делятся на три вида:

Линейные

Ветвящиеся

Циклические

Линейный алгоритм (линейная структура) – это такой алгоритм, в котором все действия выполняются последовательно друг за другом и только один раз. Схема представляет собой последовательность блоков, которые располагаются сверху вниз в порядке их выполнения. Первичные и промежуточные данные не оказывают влияния на направление процесса вычисления.

Алгоритмы разветвляющейся структуры

На практике часто встречаются задачи, в которых в зависимости от первоначальных условий или промежуточных результатов необходимо выполнить вычисления по одним или другим формулам.

Такие задачи можно описать с помощью алгоритмов разветвляющейся структуры. В таких алгоритмах выбор направления продолжения вычисления осуществляется по итогам проверки заданного условия. Ветвящиеся процессы описываются оператором IF (условие).

Циклические вычислительные процессы

Для решения многих задач характерно многократное повторение отдельных участков вычислений. Для решения таких задач применяются алгоритмы циклической структуры (циклические алгоритмы). Цикл – последовательность команд, которая повторяется до тех пор, пока не будет выполнено заданное условие. Циклическое описание многократно повторяемых процессов значительно снижает трудоемкость написания программ.

Существуют две схемы циклических вычислительных процессов.

Особенностью первой схемы является то, что проверка условия выхода из цикла проводится до выполнения тела цикла. В том случае, если условие выхода из цикла выполняется, то тело цикла не выполняется ни разу.

Особенностью второй схемы является то, что цикл выполняется хоты бы один раз, так как первая проверка условия выхода из цикла осуществляется после того, как тело цикла выполнено.

Существуют циклы с известным числом повторений и итерационные циклы. При итерационном цикле выход из тела цикла, как правило, происходит при достижении заданной точности вычисления.

Языки программирования

Языки программирования – это искусственные языки записи алгоритмов для исполнения их на ЭВМ. Программирование (кодирование) - составление программы по заданному алгоритму.

Классификация языков программирования. В общем, языки программирования делятся на две группы: операторные и функциональные. К функциональным относятся ЛИСП, ПРОЛОГ и т.д.

Операторные языки делятся на процедурные и непроцедурные (Smalltalk, QBE). Процедурные делятся на машино - ориентированные и машино – независимые.

К машино – ориентированным языкам относятся: машинные языки, автокоды, языки символического кодирования, ассемблеры.

К машино – независимым языкам относятся:

Процедурно – ориентированные (Паскаль, Фортран и др.)

Проблемно – ориентированные (ЛИСП и др.)

Объектно-ориентированные (Си++, Visual Basic, Java и др.)

Средства и правила построения блок-схем

Блок-схема является формой представления алгоритма с помощью графических символов. Графические символы, их размеры, а также правила построения блок-схем определены государственными стандартами. Рассмотрим часто употребляемые графические символы (полный список включает 42 символа).

Процесс. Выполнение операции или группы операций, в результате чего изменяется значение, форма представления или расположения данных.

Внутри символа или же в виде комментария на естественном языке или в виде формулы записываются действия, которые производятся при выполнении операции или группы операций.

Решение. Выбор направления выполнения алгоритма или программы в зависимости от некоторых переменных условий.

Символ используется для изображения унифицированных структур:

РАЗВИЛКА ПОЛНАЯ

РАЗВИЛКА НЕПОЛНАЯ

ЦИКЛ-ПОКА

Модификация. Выполнение операций, меняющих команды или группу команд, изменяющих программу.

Символ используется для изображения унифицированной структуры ЦИКЛ С ПАРАМЕТРОМ. Внутри символа записывается параметр цикла с указанием начального и конечного значений, а также шаг изменения цикла, если он не равен единице.

Предопределенный процесс. Использование ранее созданных и отдельно описанных алгоритмов или программ (процедур, функций, программных модулей).Символ служит для указания обращения к процедурам, функциям, программным модулям.

Ручной ввод. Ввод данных оператором в процесс обработки при помощи устройства, непосредственно сопряженного с компьютером (например, клавиатура).

Дисплей. Ввод - вывод данных в случае, если непосредственно подключенное к процессору устройство воспроизводит данные и позволяет оператору вносить изменения в процессе их обработки.

Документ. Ввод - вывод данных, носителем которых служит бумага.

Линия потока. Указание последовательности связей между символами.

Перечислим некоторые правила изображения линий потока:

1) линии потока должны быть параллельны линиям внешней рамки блок-схемы (границам листа, на котором изображена блок-схема);

2) направление линии потока сверху вниз и слева направо принимается за основное и стрелками не обозначается, в остальных случаях направление линии потока обозначается стрелками;

3) изменение направления линии потока производится под углом 90 градусов.

Соединитель. Указание связи между прерванными линиями потока, связывающими символы. Если блок-схема состоит из нескольких частей, расположенных на одной странице, то линия потока одной части заканчивается символом СОЕДИНИТЕЛЬ, а линия потока на продолжении блок-схемы начинается с этого же символа. Внутри символов СОЕДИНИТЕЛЬ ставятся одинаковые порядковые номера, соответствующие разорванной линии потока.

Межстраничный соединитель. Указание связи между разъединенными частями схем алгоритмов и программ, расположенных на разных листах.

Данный символ служит для тех же целей, что и соединитель, но при расположении частей блок-схемы на разных страницах.

Пуск - останов. Начало, конец, прерывание процесса обработки данных или выполнения программы.

Комментарий. Связь между элементами схемы и пояснениями.

Позволяет включать в блок-схему пояснения, формулы и другую информацию.

Размеры символов должны удовлетворять соотношению b = 1.5a (a и b указаны на рис. 1). На этом же рисунке показан пример использования символа КОММЕНТАРИЙ.

Рис. 1. Фрагмент блок-схемы

Каждому символу на блок-схеме присваивается порядковый номер. Для примера на рис. 1 символу ПРОЦЕСС присвоен порядковый номер 4.

Блок-схемы - это та часть документации к программе, которая почти всегда имеется в избытке. Между тем многие программы вообще не нуждаются в блок-схемах и лишь очень немногие из них требуют больше одного листа таковых.

Блок-схемы показывают структуру ветвления программы только в одном ее аспекте. Но даже эта структура видна достаточно четко, только если вся блок-схема помещается на одной странице, и о ней очень трудно получить хорошее представление, если блок-схема располагается на нескольких листах, связанных вместе нумерованными стрелками.

Блок-схема, помещающаяся на одной странице, для большой программы по существу превращается в общий план программы, перечень ее основных этапов или блоков, и, как таковая, она очень удобна. На рис. 15.1 показан такой граф подчиненности подпрограмм.

Конечно, такой граф и не следует стандартам блок-схем, и не нуждается в них. Все эти правила относительно вида элементов, стрелок, порядка нумерации и т. д. нужны только для того, чтобы можно было понять подробные блок-схемы.

Рис.15.1. Пример структуры программы

Подробные блок-схемы, однако, устарели; они только мешают, и в лучшем случае пригодны для обучения новичков, еще не умеющих алгоритмически мыслить. В свое время предложенные Голдстайном и Нейманом маленькие квадратики на блок-схемах вместе со своим содержанием выступали в качестве языков высокого уровня, объединяя абсолютно непонятные операторы машинного языка в группы, имеющие определенный смысл. Как давно уже указал Айверсон2, в систематическом языке высокого уровня такая группировка уже осуществлена, так что каждый квадратик просто соответствует оператору (рис. 15.2). Тогда сами квадратики превращаются в случайное и ненужное упражнение по рисованию, и от них можно отказаться. Но теперь не остается ничего, кроме стрелок. Стрелки, соединяющие оператор со следующим за ним, не нужны, сотрем их. Остаются только операторы перехода. Но если следовать хорошей практике, а использовать блочные структуры для минимизации числа операторов перехода, то останется совсем/немного стрелок, вот они-то очень сильно облегчают понимание. Эти стрелки можно перенести прямо ни распечатку программы и совсем избавиться от блок-схемы.

В действительности блок-схемы гораздо больше превозносятся, чем используются на практике. Я никогда не видел, чтобы опытный программист чертил блок-схемы, прежде чем написать программу. Когда стандарты организации требуют блок-схем, то почти неизменно они рисуются после. Многие программистские организации с гордостью пользуются специальными программами для построения "этого незаменимого инструмента программиста" по готовой машинной программе. Я не считаю этот универсальный опыт прискорбным проявлением дурного топа, признание в котором сопровождается нервным смехом. Напротив, это свидетельство здравого смысла, урок, проливающий свет на истинную пользу блок-схем.

Единицей интерпретации в языке блок-схем является блок. Работой всего интерпретатора управляет функция, которая перемещает фокус интерпретации по блок-схеме, распознает тип блока, на который указывает фокус и запускает функцию обработки (интерпретации) соответствующего блока. После того как функция обработки блока отработает, она передает управление функции управляющей работой интерпретатора. ...

Параллельно различные формы представления алгоритма, что позволит более формально подойти к конкретному алгоритму. 2. Методические особенности изучения раздела «Алгоритм и исполнители» 2.1 Содержание раздела в стандарте Прежде всего необходимо сказать, что общеобразовательный стандарт по информатике является нормативным документом, определяющим требования: · к месту базового курса...

На псевдокоде называется структурным планом. Псевдокод удобен тем, что позволяет программисту сосредоточиться на формулировке алгоритма, не задумываясь над синтаксическими особенностями конкретного языка программирования. Описание алгоритмов с помощью блок-схем. Для разработки структуры программы удобнее пользоваться записью алгоритма в виде блок-схемы (в...

мувати їх засобами мови Turbo Pascal з використанням циклів. Завдання: розробити алгоритм, намалювати блок-схему і написати програму обчислення значення функції , розкладеної в степеневий ряд. Обчислення суми членів ряду проводити доти, доки абсолютна величина члена ряду не стане меншою від (наприклад,). При цьому порахувати кількість виконаних кроків ітерації (скільки членів ряду ввійшло в...

8.2. Блок-схемы алгоритмов

При описании алгоритмов давно и успешно используются блок-схемы (Basic Flowchart). Построение блок-схем алгоритмов регламентируется ГОСТ 19.701-90 (ИСО 5807-85) "Единая система программной документации. Схемы алгоритмов программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения" . Данный государственный стандарт составлен на основе международного стандарта "ISO 5807-85. Information processing – Documentation symbols and conventions for data, program and system flowcharts, program network charts and system resources charts".

Согласно ГОСТ 19.701-90 под схемой понимается графическое представление определения, анализа или метода решения задачи. С помощью схем можно отобразить как статические, так и динамические аспекты системы. Символы, приведенные в государственном стандарте, могут использоваться в следующих типах схем :

Схемы данных – определяют последовательность обработки данных и их носители;

Схемы программ – отображают последовательность операций в программе (по сути, это и есть блок-схемы алгоритмов в традиционном понимании);

Схемы работы системы – отображают управление операциями и потоки данных в системе;

Схемы взаимодействия программ – отображают путь активации программ (модулей) и их взаимодействие с соответствующими данными;

Схемы ресурсов системы – отображают конфигурацию блоков данных и обрабатывающих блоков.

Как видно из приведенных выше типов схем, они могут использоваться не только для моделирования поведенческого аспекта, но и для задач функционального, информационного и компонентного проектирования.

При построении поведенческой модели системы используются основные принципы структурного подхода – принципы декомпозиции и иерархического упорядочения. Поведенческая модель представляет собой набор взаимосвязанных схем (диаграмм) с разным уровнем детализации, причем с каждым новым уровнем детализации система приобретает все более законченные очертания.

На схемах могут присутствовать следующие элементы графической нотации :

Символы данных – указывают на наличие данных, вид носителя или способ ввода-вывода данных;

Символы процесса – указывают операции, которые следует выполнить над данными;

Символы линий – указывают потоки данных между процессами и/или носителями данных, а также потоки управления между процессами;

Специальные символы – используются для облегчения написания и чтения схем.

Кроме деления по смысловому содержанию, каждую категорию символов (кроме специальных) делят на основные и специфические символы. Основной символ используется в тех случаях, когда точный вид процесса или носителя данных неизвестен или отсутствует необходимость в описании фактического носителя данных (процесса). Специфический символ используется в тех случаях, когда известен точный вид процесса или носителя данных и это необходимо отобразить на схеме. В следующей таблице приводятся элементы графической нотации блок-схем.

Таблица 8.1. Условные обозначения на блок-схемах

№ п/п	Символ		Наименование	Примечания
1. СИМВОЛЫ ДАННЫХ Основные
1.1			Данные	Данные, носитель которых не определен
1.2			Запоминающее устройство (ЗУ)	Данные, хранимые в виде, пригодном для автоматической обработки, носитель не определен
Специфические
1.3			ОЗУ	Данные, хранящиеся в ОЗУ (оперативная память)
1.4			ЗУ с последовательным доступом	Данные, хранящиеся на магнитной ленте (магнитная лента, магнитофонная кассета)
1.5			ЗУ с прямым доступом	Данные, хранящиеся на жестких или гибких магнитных дисках, CD, DVD, ZIP и т.д.
1.6			Документ	Данные, представляемые не в компьютерном виде (на бумаге, на пленках и т.д.)
1.7			Ручной ввод	Данные, вводимые вручную с помощью клавиатуры, мыши, светового пера и т. д.
1.8			Карта	Данные на перфокартах, магнитных картах, картах со считываемыми метками и т.д.
1.9			Бумажная лента	Данные на бумажной ленте
1.10			Дисплей	Данные, отображаемые на экране монитора, сигнальные индикаторы и т.д.
2. СИМВОЛЫ ПРОЦЕССА Основной
2.1			Процесс	Элементарная (атомарная) операция по обработке данных (например, n:=n+1)
Специфические
2.2			Предопределенный процесс (процедура)	Процесс, состоящий из операций, описанных в другом месте (на другой схеме)
2.3			Ручная операция	Операция, выполняемая вручную
2.4			Подготовка	Подготовительные операции, выполняемые с целью модификации последующих операций (цикл с параметром )
2.5			Решение	Операция с одним входом и несколькими альтернативными выходами, один из которых активизируется после проверки условия, записываемого внутри символа (операторы If-Then-Else или Case)
2.6			Параллельные действия	Параллельное выполнения двух и более операций
2.7			Границы цикла	Начало и конец цикла. Особенности работы цикла (инициализация, приращение, условие) записывается в начале или конце, в зависимости от того, где осуществляется его проверка (циклы с пред- или постусловием)
3. СИМВОЛЫ ЛИНИЙ Основной
3.1			Линия	Поток данных или управления
Специфические
3.2			Канал связи	Передача данных по каналу связи
3.3			Пунктирная линия	Альтернативная связь между двумя и более символами или для обводки комментируемого участка схемы
4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СИМВОЛЫ
4.1	ГОСТ		Соединитель	Используется для обрыва линий и их продолжения в другом месте. Обычно используется для обозначения взаимосвязанных частей схемы на разных листах. Внутри соединителя пишется номер соединения
	ИСО
4.2			Терминатор	Выход во внешнюю среду или вход из внешней среды (начало и конец процесса обработки данных [в этом случае внутри пишут "начало" или "конец"], источник или пункт назначения данных, начало и конец работы предопределенного процесса)
4.3			Получатель – отправитель	По функциональному назначению аналогичен символу "Терминатор"
4.4