Основные элементы блок-схемы. Типы блок-схем.

Описание алгоритма с помощью блок схем осуществляется рисованием последовательности геометрических фигур, каждая из которых подразумевает выполнение определенного действия алгоритма. Порядок выполнения действий указывается стрелками. Написание алгоритмов с помощью блок-схем регламентируется ГОСТом. Внешний вид основных блоков, применяемых при написании блок схем, приведен на рисунке.

Представление алгоритма программы в виде блок-схемы имеет два недостатка:

· предполагает слишком низкий уровень детализации, что часто скрыва­ет суть сложных алгоритмов

· и позволяет использовать неструктурные способы передачи управления (goto), причем часто на схеме алгоритма они выглядят проще, чем эквивалентные структурные.

Кроме схем, для описания алгоритмов можно использовать псевдокоды , Flow-формы и диаграммы Насси-Шнейдермана . Все перечисленные способы с одной стороны базируются на тех же основных структурах, а с другой стороны, допускают разные уровни детализации.

Каждый символ Flow-формы соответствует управляющей структу­ре и изображается в виде прямоугольника. Для демонстрации вложенности структур символ Flow-формы вписывается в соответствующую область прямоугольника любого другого символа. Символы Flow-форм, соответствую­щие основным и дополнительным управляющим конструкциям, приведены на рисунке А1.

<Действие>

а)

б)

в)

г)

д)

Рисунок А2 - Условные обозначения диаграмм Насси-Шнейдермана для основных конструкций:

а - следование; б - ветвление; в - выбор; г - цикл-пока; д - цикл-до

Основное отличие диаграмм Насси-Шнейдермана от Flow-форм заключается в том, что область обозначения условий и вариантов ветвления изображают в виде треугольников (рисунок А2). Такое обозначение обеспечивает большую наглядность представления алгоритма.

Общим недостатком Flow-форм и диаграмм Насси-Шнейдермана являет­ся сложность построения изображений символов, что усложняет практическое применение этих нотаций для описания больших алгоритмов.

В отличие от блок-схем псевдокоды не ограничивают степень детализации операций, но, не являясь графическими, хуже отображают их вложенность.

Описать неструктурный алгоритм с помощью псевдокодов, Flow-форм и диаграмм Насси-Шнейдермана невозможно, т. к. для неструктурной передачи управления в них отсут­ствуют условные обозначения. Их использование изначально ориентирует проектировщика толь­ко на структурные способы передачи управления, а потому требует тщательного анализа алгоритма.

В зависимости от последовательности выполнения действий в алгоритме выделяют алгоритмы:

· линейной,

· разветвленной

· и циклической структуры.

В алгоритмах линейной структуры действия выполняются последовательно одно за другим.

В алгоритмах разветвленной структуры в зависимости от выполнения или невыполнения какого-либо условия производятся различные последовательности действий. Каждая такая последовательность действий называется ветвью алгоритма.

В алгоритмах циклической структуры в зависимости от выполнения или невыполнения какого-либо условия выполняется повторяющаяся последовательность действий, называющаяся телом цикла. Вложенным называется цикл, находящийся внутри тела другого цикла. Различают циклы с предусловием и постусловием:

Итерационным называется цикл, число повторений которого не задается, а определяется в ходе выполнения цикла. В этом случае одно повторение цикла называется итерацией.

Итак: При всем многообразии алгоритмов решения задач в них можно выделить три основных вида вычислительных процессов:

· линейный ,

· разветвленный

· и циклический ,

для реализации которых в программах используют соответствующие базовые управляющие конструкции:

· следование ,

· ветвление ,

· цикл-пока.

Помимо базовых, процедурные языки программирования высокого уровня используют еще три конструкции (структуры), которые легко реализуются через базовые:

· выбор ,

· цикл-до ,

· цикл с заданным числом повторений .

Перечисленные шесть конструкций были положены в основу структур­ного программирования . Слово «структурное» в названии подчеркивает тот факт, что при программировании использованы только перечисленные конструкции. Отсюда и понятие «программирование без go to». Программы, написанные с использованием только структурных операторов передачи управления, называют структурными, чтобы подчеркнуть их отличие от программ, при реализации которых исполь­зовались низкоуровневые способы передачи управления.

Разработанный алгоритм реализуется в виде программных кодов (программы ) на одном из языков программирования.

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.

Блок-схема в Word. Студенту или инженеру часто приходится создавать, различны схемы из блоков со стрелками и надписями. У кого–то есть специальная программа для этого, а некоторые умеют создавать такие схемы в Word. Если блоки на диаграмме должны быть соединены стрелками или предполагается «наращивание» диаграммы новыми блоками, то вместо таблиц лучше использовать вариант создания схемы как графического объекта. Встроенные средства рисования программы Word позволяют создать сколь угодно сложную схему. При этом текстовое содержание располагается не в основном документе, а в специальных графических вставках – надписях.

Давайте и мы попробуем сделать такую схему.

Блок-схема в Word 2003

Нажмите на панели Рисование фигуру Прямоугольник . Должна появиться вот такая рамка (без надписей). В ней мы и будем создавать свою блок-схему.

Совет

Панель инструментов Рисование обычно располагается в нижней части окна программы. Если у вас нет внизу панели рисования, то зайдите в меню Вид – Панели инструментов , и установите галочку на Рисование.

Нажмите кнопку Автофигуры на панели Рисование , выберите команду Блок-схема , а затем щелкните нужную фигуру.

Потом щелкните в поле рамки в том месте, где хотите расположить эту фигуру.

Если она встала не там, где вам хотелось, то перетащите её мышкой.

Выберите и расположите таким же образом остальные фигуры вашей будущей схемы.

Вы можете эти фигуры перетаскивать и изменять их размеры.

Теперь добавим надписи к нашим фигурам. Для этого на панели инструментов Рисование и щелкаем по значку Надпись .

Потом щелкаем на той фигуре, в которую хотим вставить эту надпись. Появится маленькая рамочка с мигающим курсором внутри.

Пишем название нашего блока. Надпись внутри этого поля можно форматировать, как простой текст в документе. Поле для надписи также можно перетаскивать и изменять его размер. Блоки с надписями можно копировать и вставлять в другие блоки.

По умолчанию надпись заключается в прямоугольную рамку. Если же нужно наложить надпись на фигуру другого вида, эту рамку следует удалить. Для этого надо щелкнуть на рамке с надписью правой кнопкой мыши и выбрать в контекстном меню пункт Формат надписи.

В раскрывшемся диалоговом окне открыть вкладку Цвета и линии . В группе линии Цвет . Выбрать вариант Нет линий .

Совет

Ещё проще вставлять текст другим способом. Щелкните правой кнопкой мыши по блоку, в который необходимо вставить текст, и в выпадающем меню выберите пункт Добавить текст .

Для красоты фигуры можно раскрасить разными цветами. Для этого выделите щелчком мыши необходимую фигуру и щелкните на панели Рисование иконку Цвет заливки и в раскрывшейся палитре выберите понравившийся вам цвет.

Таким же образом можно залить и блоки с надписями, чтобы они были не белыми, а цветными или одного цвета с блоком схемы.

Теперь добавим к нашей схеме стрелки.

Стрелки на диаграмме рисуют с помощью инструмента Стрелка. Их свойства могут быть изменены так же, как и свойства надписи. При этом можно управлять толщиной стрелки, видом линии, формой конца стрелки и т.д.

Щелкаем по кнопке Автофигуры – Фигурные стрелки , и выбираем стрелку. Потом переходим на поле нашей блок-схемы и щелкаем мышкой там, где необходимо вставить стрелку. Можете её залить каким-нибудь цветом.

Разработка блок-схемы алгоритма решения задачи

Цель работы : изучение графического способа описания алгоритма решения задачи.

Задачи работы :

ознакомиться с основными способами представления алгоритмов;

освоить графический способ описания алгоритмов.

1.1. Порядок выполнения работы

Изучите теоретические сведения по теме данного раздела (п. 1.2)

Ознакомьтесь с постановкой задачи (п. 1.3). Вариант задания соответствует вашему номеру в списке группы.

Разработайте блок-схему алгоритма решения поставленной задачи.

Ответьте на контрольные вопросы.

Подготовьте отчет о выполнении практической работы, который должен содержать:

титульный лист;

цель практической работы;

постановку задачи;

блок-схему алгоритма решения поставленной задачи;

ответы на контрольные вопросы;

выводы по практической работе.

1.2. Общие сведения

Одним из наиболее трудоемких этапов решения задачи на ЭВМ является разработка алгоритма.

Под алгоритмом понимается точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результату.

Основными характерными свойствами алгоритма являются:

детерминированность (определенность) – при заданных исходных данных обеспечивается однозначность искомого результата;

массовость – пригодность для задач данного типа при исходных данных, принадлежащих заданному подмножеству;

результативность – реализуемый вычислительный процесс выполняется за конечное число этапов с выдачей осмысленного результата;

дискретность – возможность разбиения алгоритма на отдельные этапы, выполнение которых не вызывает сомнений.

Выделяют следующие типы вычислительных процессов :

Линейный вычислительный процесс.

Для получения результата необходимо выполнить некоторые операции в определенной последовательности.

Разветвленный вычислительный процесс.

Конкретная последовательность операций зависит от значений одного или нескольких параметров. Например, если дискриминант квадратного уравнения не отрицателен, то уравнение имеет два корня, а если отрицателен, то действительных корней нет.

Циклический вычислительный процесс

Для получения результата некоторую последовательность действий необходимо выполнить несколько раз. Например, для того, чтобы получить таблицу значений функции на заданном интервале изменения аргумента с заданным шагом, необходимо соответствующее количество раз определить следующее значение аргумента и посчитать для него значение функции.

В свою очередь, существуют также несколько типов циклического вычислительного процесса , а именно:

Счетные циклы (циклы с заданным количеством повторений) – ­­ это циклические процессы, для которых количество повторений известно.

Итерационные циклы – это циклические процессы, завершающиеся по достижении или нарушении некоторых условий.

Поисковые циклы – это циклические процессы, из которых возможны два варианта выхода:

Выход по завершению процесса;

Досрочный выход по какому-либо дополнительному условию.

По типу вычислительного процесса, реализуемого алгоритмом, различают:

Алгоритмы линейной структуры;

Алгоритмы разветвленной структуры;

Алгоритмы циклической структуры.

Алгоритмы решения практических задач обычно имеют комбинированную структуру, то есть включают в себя все три типа вычислительных процессов.

К изобразительным средствам описания алгоритмов относятся следующие основные способы их представления:

Словесный (записи на естественном языке);

Структурно-стилизованный (записи на алгоритмическом языке и псевдокод);

Графический (изображение схем и графических символов);

Программный (тексты на языках программирования).

Словесный способ описания алгоритма представляет собой описание последовательных пронумерованных этапов обработки данных и задается в произвольном изложении на естественном языке.

Пример 1.1.

Алгоритм сложения двух чисел (a и b).

Спросить, чему равно число a.

Спросить, чему равно число b.

Сложить a и b, результат присвоить с.

Сообщить результат с.

Достоинством данного способа является простота описания, а к недостаткам можно отнести то, что такой подход многословен и не имеет строгой формализации, поэтому допускает неоднозначность толкования отдельных предписаний, в силу чего словесный способ представления алгоритма не имеет широкого распространения.

Для строгого задания различных структур данных и алгоритмов их обработки требуется иметь такую систему формальных обозначений и правил, чтобы смысл всякого используемого предписания трактовался точно и однозначно. Соответствующие системы правил называются языками описаний . К ним относятся алгоритмические языки (псевдокоды), блок-схемы и языки программирования.

Структурно-стилизованный способ описания алгоритма основан на записи алгоритмов в формализованном представлении предписаний, задаваемых путем использования ограниченного набора типовых синтаксических конструкций, называемых часто псевдокодами.

Достоинством псевдокодов является близость к языкам программирования, а недостатками, в свою очередь, являются сложность освоения и невозможность непосредственного ввода алгоритма для решения на ЭВМ, т.е. необходимость перевода на язык программирования.

Графический способ описания алгоритма предполагает, что для описания структуры алгоритма используется совокупность графических изображений (блоков), соединяемых линиями передачи управления. Такое изображение называется методом блок-схем .

Блок-схема алгоритма – это графическое представление хода решения задачи. Блок-схема состоит из блоков, соединенных линиями, а блоки изображаются в виде геометрических фигур, называемых символами. Внутри символов записываются указания о выполняемых блоком функциях – формулы, текст, логические выражения. Вид символов и правила выполнения блок-схем стандартизированы – ГОСТ 19.701-90 содержит перечень символов, их наименования, отображаемые функции, формы и размеры, а также правила выполнения схем. При разработке алгоритма каждое действие обозначают соответствующим блоком, показывая их последовательность линиями со стрелками на конце. Названия, обозначения и назначение элементов блок-схем приводится на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – Основные блоки

Следует упомянуть некоторые основные правила выполнения блок-схем, которыми надлежит руководствоваться при графическом описании алгоритмов. Начало алгоритмов отмечается символом "Терминатор", из которого выходит одна линия. В нем записывается слово "Пуск" ("Начало"). Конец алгоритма отмечается этим же символом, в котором записывается слово "Останов" ("Конец"). В этом случае данный символ не имеет ни одной выходной линии, а на него может замыкаться одна или более линий. Символ “Процесс” может иметь одну или несколько входных линий и только одну выходную. Внутри символа может быть записано несколько предписаний – в этом случае они выполняются в порядке записи. Представление отдельных операций достаточно свободно. Для обозначения вычислений можно использовать математические выражения, для пересылки данных – стрелки, для других действий – пояснения на естественном языке, например, А: = Х + 4; i: = i + 1, ––> B.

Линии потока должны быть параллельны сторонам листа. Основные направления линий потока – сверху вниз и слева направо – стрелкой не обозначаются. В других случаях на конце линии потока ставится стрелка, а в месте слияния линий ставится точка. Если блок-схема не умещается на одном листе, используют соединители. При переходе на другой лист или получении управления с другого листа в комментарии указывается номер листа, например "с листа 3" "на лист 1".

Для записи алгоритма любой сложности достаточно трех базовых структур :

следование - обозначает последовательное выполнение действий (рис. 1.2, а);

ветвление - соответствует выбору одного из двух вариантов действий (рис. 1.2, б);

цикл-пока - определяет повторение действий, пока не будет нарушено условие, выполнение которого проверяется в начале цикла (рис. 1.2, в).

Рисунок 1.2 – Базовые алгоритмические структуры

Кроме этого, при описании алгоритмов используются дополнительные алгоритмические структуры , производные от базовых, каждая из которых может быть реализована через базовые структуры:

выбор - выбор одного варианта из нескольких в зависимости от значения некоторой величины (рис. 1.3, а, б);

цикл-до - повторение некоторых действий до выполнения заданного условия, проверка которого осуществляется после выполнения действий в цикле (рис. 1.3, в, г);

цикл с заданным числом повторений (счетный цикл ) – повторение некоторых действий указанное число раз (рис. 1.3, д, е).

Рисунок 1.3 – Реализация дополнительных алгоритмических структур

через базовые структуры

Рассмотрим примеры графического описания алгоритмов различных типов: линейного, разветвляющегося, циклического и комбинированного (рис. 1.4 – 1.7).

Пример 1.2. Линейный алгоритм.

Алгоритм вычисления значения выражения K=3b+6а (рис. 1.4) .

Рисунок 1.4 – Пример блок-схемы линейного алгоритма

Пример 1.3. Разветвляющийся алгоритм.

Алгоритм, определяющий, пройдет ли график функции y=3x+4 через точку с координатами x1,y1 (рис. 1.5).

Рисунок 1.5 – Пример блок-схемы разветвляющегося алгоритма

Пример 1.4. Циклический алгоритм.

Алгоритм, определяющий факториал натурального числа n (рис. 1.6):

n ! = 1*2*3*….*(n -1)* n

5!=1*2*3*4*5=120

Рисунок 1.6 – Пример блок-схемы циклического алгоритма

Пример 1.5. Комбинированный алгоритм.

Необходимо определить наибольший общий делитель двух натуральных чисел А и В.

Для решения поставленной задачи используем алгоритм Евклида, который заключается в последовательной замене большего из чисел на разность большего и меньшего, пока числа не станут равны. Рассмотрим данный алгоритм на двух примерах.

Пример (а): А=225, В=125. Применяя алгоритм Евклида, получаем для А и В наибольший общий делитель, равный 25.

Пример (б): А=13, В=4. В этом случае наибольший общий делитель А и В равен 1.

				B
		50-25=25

Блок-схема алгоритма Евклида для нахождения наибольшего общего делителя двух натуральных чисел показана на рис. 1.7.

Рисунок 1.7 – Пример блок-схемы комбинированного алгоритма

Блок-схема алгоритма детально отображает все особенности разработанного алгоритма, но иногда такой высокий уровень детализации не позволяет выделить суть алгоритма. В этих случаях для описания алгоритма используют псевдокод . Псевдокод базируется на тех же основных структурах, что и структурные схемы алгоритма (табл. 1.1).

Пример 1.6. Описание алгоритма Евклида на псевдокоде .

Алгоритм Евклида:

Ввести А,В

цикл-пока А ≠ В

если А > В

то А:= А - В

иначе В:= В - А

все - если

все-цикл

Вывести А

Конец алгоритма.

Таблица 1.1 – Пример псевдокода для записи базовых алгоритмических структур

Структура	Псевдокод	Структура	Псевдокод
Следование			Выбор
			Все-выбор
Ветвление	Если	заданным количеством повторений	Для =
	иначе
	Все - если		Все-цикл
Цикл-пока	Цикл-пока		Выполнять
	Все-цикл

1.3. Задачи для составления блок-схем алгоритмов

Дано целое число m>1.

Получить наименьшее целое k, при котором 4 k >m.

Вычислить произведение

Дано целое число n.

Получить наименьшее число вида 2 r , превосходящее n (r - натуральное).

Даны целые числа n, k (n  k  0).

Вычислить.

Дано натуральное число n и действительное число a.

Вычислить произведение .

Дано натуральное число n.

Вычислить сумму .

Даны действительное число х и натуральное число n.

Вычислить, не используя операцию возведения в степень.

Дано натуральное число n.

Вычислить сумму:

Даны действительные числа x и a, натуральное n.

Вычислить:

Вычислить:

Даны натуральные числа n, m. Получить сумму m последних цифр числа n.

Пусть n- натуральное число. Вычислить сумму.

Дано натуральное число n.

Вычислить сумму:

Контрольные вопросы

Дайте определение алгоритма.

Перечислите основные свойства алгоритмов и раскройте их сущность.

Как подразделяются алгоритмы по типу реализуемого вычислительного процесса?

Какие способы описания алгоритмов вам известны?

Что понимается под графическим способом описания алгоритмов? В чем состоит преимущество данного способа перед словесным описанием алгоритма?

Курсовая работа >> Информатика

Весов ребер оставного дерева. 2.4 Блок -схема Рисунок 7 – Блок -схема алгоритма решения задачи 2.5 Обоснование выбора языка программирования Турбо... , интегрированную среду, намного ускоряющую процесс разработки программ. Этот программный продукт прошел...

1. Алгоритмы и основы программирования

   Практическая работа >> Информатика, программирование

   Составление программ решения различных задач на электронных вычислительных машинах; наука, занимающаяся разработкой методов... . Блок -схема данного линейного алгоритма показана на рисунке 4. Пример 1. Вычислить при x=2,3 В общем случае, алгоритм решения ...

2. Построение блок схем алгоритмов . Алгоритмические языки высокого уровня

   Реферат >> Информатика

   Подход к решению поставленных задач . Задачи реализованы на трех различных языках программирования. Блок -схемы алгоритмов , листинги программ... время. Алгоритм решения задачи получается более эффективным, если ис­пользовать метод пошаговой разработки , суть...

3. Системное и программное обеспечение

   Реферат >> Информатика

   ... : Разработка блок схемы алгоритма решения задачи по контролю знаний слушателей ФПК. ОписаниеФФффуввыа блоков схемы алгоритма решения задачи . Блок 1 ... – ввести имя (обозначение) задачи , ввести...

2.1 Разработка алгоритма.

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.