Блок-схемы как тип алгоритмов

Алгоритмы в виде блок-схем

Блок-схемой называется описание структуры алгоритмов в виде графического изображения, с представлением каждой операции или командной строки в виде отдельного блокового формата. Блоки обладают разной геометрией и внутри их записана операция, которую надо выполнить. Взаимосвязи блоков указываются посредством специальных линий связи, которые обозначают куда передаётся управление. Есть Госстандарт, который определяет правила формирования блок-схем. Основные рекомендации по формированию блок-схем следующие:

1. Каждая блок-схема имеет в своём составе блоки «начало» и «конец».
2. Блок «начало» должен соединяться с блоком «конец» набором линий по любой ветви, которая есть на блок-схеме.
3. Блок-схема не содержит никогда блоков, исключая блок «конец», которые не соединяются поточными линиями с другими блоками с обеих сторон, также, как и блоков, передающих управление в неизвестном направлении.
4. Все блоки имеют нумерацию, которая всегда выполняется сверху вниз и слева направо. Число, обозначающее номер блока, должно располагаться вверху слева.
5. Все блоки соединяются друг с другом поточными линиями, которые определяют очерёдность реализации блочных команд. Поточные линии всегда идут параллельно краям листа. Когда линии расположены справа налево или снизу вверх, то необходимо всегда ставить стрелки в окончании линий. В других случаях стрелки не обязательны.
6. Все линии подразделяются на входящие в блоки и выходящие из блоков. Любая поточная линия определяется как выходящая для одного блока и входящая для другого.
7. Блок «начало» является первым в блок-схеме и поэтому у него есть только выходящая линия потока.
8. Соответственно, на конечный блок приходит только входящая линия потока, поскольку он стоит последним.
9. Чтобы упростить понимание блок-схемы, необходимо, чтобы поточная линия приходила к блоку «операция» сверху, а уходила вниз.
10. Для удобства чтения блок-схемы не следует прибегать к усложнённым пересечениям линий, их можно делать с разрывами. В месте, где разрывается линия, надо поставить соединяющие элементы и внутри их указать нумерацию блоков, которые линия соединяет. В составе блок-схемы никогда нет разрывов без соединителей.
11. Для большей компактности блоков, всю, сопутствующую блоку информацию, необходимо помещать в комментариях к блокам.

Типы алгоритмов

Определение типа алгоритмов зависит от характера разрешаемой с его помощью проблемы (задачи). Существуют следующие типы алгоритмов:

• Алгоритмы с линейной структурой.
• Алгоритмы с разветвляющейся структурой.
• Алгоритмы с циклической структурой.

Линейный алгоритм составлен из набора последовательных операций, который не зависит от начальных данных. Выполнение каждой команды делается один раз и всегда после предшествующей команды. К примеру, это может быть расчёт по самым простым выражениям, которые не имеют другой альтернативы, и, кроме того, не имеют ограничивающих условий на используемые переменные. Почти всегда линейные алгоритмы – это элементы алгоритмов со сложной структурой. Пример возможной блок-схемы линейного алгоритма приведён на рисунке 1.

Рисунок 1. Блок-схема линейного алгоритма. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В алгоритмах с разветвляющейся структурой всегда есть проверка какого-либо условия (логического или математического, по результатам которой последующие процедуры идут по одной из возможных ветвей (направлений). В блок-схеме для обозначения разветвления применяется специальный блок «решение». Такой блок имеет две линии выхода. Выбор одной из линий определяется выполнением записанного в блоке «решение» условия. Существуют следующие виды алгоритмов с разветвлением:

1. «Обход». Выполняется, если в одной из ветвей нет никаких проверочных условий. То есть эта ветвь просто обходит все процессы альтернативного направления. Пример на рисунке 2.

   
   
   Рисунок 2. Блок-схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

2. «Разветвление». Каждое из направлений ветвления имеет определённый комплект операций (действий). Пример на рисунке 3.

   
   
   Рисунок 3. Блок-схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

3. «Многообразный выбор». Существует несколько возможных веток, каждая из которых имеет свой набор операций (действий), подлежащих выполнению. Выбор конкретной ветви определяется по результатам вычислений условия. Пример на рисунке 4.

   
   
   Рисунок 4. Блок-схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Существую следующие виды циклов:

1. С определённым заранее количеством выполнения операций (или имеющие счётчик).
2. С неопределённым количеством выполнения операций (циклы с предварительным условием и циклы с условием после выполнения).

В каждом цикле предусматривается переменная, управляющая моментом выхода из цикла, то есть определяющая количество выполнений цикла. Набор операций, который осуществляется при каждом входе в цикл, является телом цикла. То есть это его рабочая часть. На рисунке 5 представлена блок-схема, в составе которой есть цикл с применением счётчика.

Рисунок 5. Блок-схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Перед началом выполнения первой операции, необходимо задать счётчику исходное значение. Им может быть некоторое число, зависящее от выполняемого алгоритма. Если значение переменной меньше числа, записанного в счётчик, то выполняется алгоритм тела цикла. После его завершения, число в счётчике изменится на значение шага счётчика, которое на блок-схеме обозначено как h. Если полученное числовое значение в счётчике менее заданного предела, выполнение цикла продолжится. Когда счётчик достигнет условного числа, выполнение операций цикла завершится и начнётся осуществление операций, которые, согласно блок-схеме, идут за циклом. Как правило, в блок-схемах применяется специальный блок, названный «подготовка». В этом блоке присваиваются все исходные данные цикла. А именно значение счётчика, шаг увеличения счётчика, величина начальных и конечных значений.