Графическое представление алгоритмов, описание элементов блок-схем с примерами

Введение

Этап формирования алгоритма является одним из наиболее значимых этапов решения задач, которые связаны с вычислениями и информацией. Сущность проектирования алгоритма состоит в выработке общих и частных действий по решению поставленной задачи. При стандартном варианте создания программы, данный этап располагается между постановкой задачи и практической реализацией программы в формате кодового набора. Разработанные алгоритмы решения задачи должны включаться в итоговые документы, передаваемые заказчикам. Данные алгоритмы могут использоваться руководителями проектов с целью анализа и определения выводов по качеству программного продукта при его фактической реализации.

Графическое представление алгоритмов

Под блок-схемой понимается описание структуры алгоритмов в графическом формате с отображением всех операций или командных строк в виде отдельных блоковых модулей. Блоки имеют различные геометрические формы и внутри их записывается операция, подлежащая исполнению. Взаимные связи блоков могут указываться при помощи специальных линий связи, обозначающих куда будет передано управление. Существует стандарт, определяющий правила создания блок-схем. Главными правилами, которые следует соблюдать при формировании блок-схем, являются следующие:

1. Все блок-схемы должны иметь в своём составе блоки «начало» и «конец».
2. Блок «начало» обязан иметь соединение с блоком «конец» линями по любой из ветвей, имеющихся на блок-схеме.
3. Блок-схема не может содержать блоков, за исключением блока «конец», не соединяющихся при помощи поточных линий с другими блоками с обеих сторон, как и блоков, которые передают управление в неизвестном направлении.
4. Каждый блок должен иметь номер, который всегда присваивается сверху вниз и слева направо. Число, которое обозначает номер блока, необходимо располагать вверху слева.
5. Каждый блок должен соединяться с другими блоками поточными линиями, определяющими очерёдность выполнения блочных команд. Поточные линии всегда должны идти параллельно краям листа. Если линии располагаются справа налево или снизу вверх, то следует всегда ставить стрелки в конце линий. В других вариантах ставить стрелки не обязательно.
6. Каждая линия может быть входящей в блок или выходящей из блока. Каждая поточная линия может быть определена как выходящая для одного из блоков и входящая для другого.
7. Блок «начало» считается первым в блок-схеме и по этой причине он имеет только выходящую линию потока.
8. На конечный блок поступает лишь входящая линия потока, потому что он расположен в самом конце.
9. Для упрощения понимания блок-схемы, надо, чтобы поточная линия подходила к блоку «операция» сверху, а отходила вниз.
10. Чтобы было удобнее читать блок-схемы, не нужно использовать усложнённые пересечения линий, их допускается указывать с разрывами. В точке, где есть разрыв линии, следует поставить соединяющие компоненты и внутри их проставить номера блоков, соединяемых этой линией. В блок-схеме не должно быть разрывов без соединителей.
11. Для повышения компактности блоков, всю информацию, которая сопутствует блоку, следует размещать в комментариях к блокам.

Тип алгоритма определяется характером решаемой с его помощью задачи. Известны следующие типы алгоритмов:

1. Линейные.
2. С разветвляющейся структурой.
3. С циклической структурой.

Линейный алгоритм формируется из совокупности последовательных операций, и он не имеет зависимости от начальных данных. Исполнение каждой команды осуществляется один раз и всегда идёт за предшествующей командой. Например, это могут быть вычисления по наиболее простым выражениям, не имеющим другой альтернативы, и, помимо этого, не обладают ограничивающими условиями на используемые переменные. Практически всегда линейными алгоритмами являются компоненты алгоритмов с более сложной структурой. Пример блок-схемы линейного алгоритма приведён на рисунке ниже:

Рисунок 1. Линейный алгоритм. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В алгоритмах, имеющих разветвляющуюся структуру, всегда присутствует проверка определённого условия (логического или математического), по итогам которого дальнейшие операции продолжаются по одной из возможных ветвей (направлений). В блок-схеме для отображения разветвления используется специальный блок «решение». Данный блок обладает двумя линиями выхода. Выбор одного из направлений должен определяться исполнением записанного в блоке «решение» условия. Алгоритмы с ветвлением делятся на следующие виды:

1. Обход. Исполняется, когда в одной из ветвей не присутствуют проверочные условия. То есть эта ветка выполняет обход всех процессов альтернативных направлений, как показано на рисунке ниже:

   
   
   Рисунок 2. Обход. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

2. Разветвление. Каждое из направлений ветвления обладает определённым набором процедур, как показано на рисунке ниже:

   
   
   Рисунок 3. Разветвление. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

3. Многообразный выбор. Присутствует набор допустимых ветвей, каждая из которых обладает своим набором процедур, которые подлежат исполнению. Выбор какой-либо ветви должен определяться по итогам вычислений условия, как показано на рисунке ниже:

   
   
   Рисунок 4. Многообразный выбор. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Циклические алгоритмы применяют, когда необходимо исполнить несколько раз одни и те же вычислительные операции. Циклом именуется многократно выполняемая последовательность операций. Известны следующие типы циклов:

• С заданным заранее числом исполнения процедур (или обладающие счётчиком).
• С неопределённым числом исполнения процедур.

Во всех циклах есть переменная, которая управляет моментом выхода из цикла, то есть задающая число исполнений цикла. Совокупность операций, осуществляемая при каждом вхождении в цикл, называется телом цикла. То есть это его рабочий участок. На рисунке ниже изображена блок-схема алгоритма, в котором присутствует цикл с использованием счётчика:

Рисунок 5. Цикл с использованием счётчика. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Перед началом исполнения первой операции, следует задать счётчику начальное значение.