Линейные и разветвляющиеся вычислительные процессы — это вычислительные процессы, алгоритмы выполнения которых имеют линейную или разветвляющуюся структуру.
Введение
Современные компьютеры, которые обладают большими вычислительными возможностями, работают под управлением специальных программ в машинных кодах, представляющих собой набор подробных и ясных инструкций, предписывающих компьютеру какие исполнять процедуры, в какой очерёдности и какие использовать информационные данные. Так как написание программ в машинных кодах является достаточно сложной и чреватой многочисленными ошибками процедурой, то были спроектированы специальные системы программирования, которые основаны на наборе повсеместно применяемых алгоритмических языков. Чтобы упростить процесс написания программ, в составе подобных систем имеются специализированные библиотеки, которые содержат набор подпрограмм, описывающих наиболее часто используемые вычислительные процессы.
Относительно простой и однозначный синтаксис алгоритмического языка даёт возможность неопытному пользователю без проблем описать простые вычислительные процессы. Но с возрастанием сложности задач и объёмов, обрабатываемых информационных данных, появляются проблемы, которые носят уже стратегический характер. И, прежде всего, это определение оптимальной методики вычислений, подбор библиотечных подпрограмм, согласованность работы пользовательской программы и подпрограмм. Это ведёт к усложнению программной структуры, поэтому, чтобы облегчить формирование таких программ, сначала формируется алгоритм решения задачи, который отражает все главные моменты вычислений. А уже далее, на базе сформированного и проверенного алгоритма, составляется компьютерная программа.
Линейные и разветвляющиеся вычислительные процессы
Согласно характеру действий вычислительных процессов, они могут быть поделены на следующие типы:
- Вычислительные процессы линейного типа.
- Вычислительные процессы разветвляющегося типа.
- Вычислительные процессы циклического типа.
Структурная организация всех вычислительных процессов с позиций логики может быть отображена набором приведённых выше типов процессов. Причём это справедливо и при отображении всего процесса целиком, и при отображении составляющих его участков.
Линейным является такой вычислительный процесс, в котором все его шаги осуществляются в чётко определённой последовательности, указанной в алгоритме процесса. Такой процесс характеризуется независимостью очерёдности исполнения операций от начальных данных и итогов промежуточных вычислительных операций. К такому типу вычислительных процессов можно отнести вычисления по простым, не обладающих альтернативными вариантами, формулам, которые, кроме того, не имеют каких-либо ограничений на входящие в них переменные.
Как правило, линейные вычислительные процессы являются компонентами более сложных вычислений. Линейные вычислительные процессы могут быть сформированы на основе команд присваивания, ввода и вывода, и других. Основной операцией в линейных процессах является присвоение заданного значения переменной. Операцию присваивания можно исполнить при помощи следующих методов:
- С помощью специальной команды присваивания.
- С помощью применения команд ввода.
Команда (операция) присваивания предполагает следующие действия компьютера:
- Осуществляется расчёт выражения.
- Итог вычислительных действий задаётся переменной величине.
Команде присваивания присущи следующие основные свойства:
- До той поры, пока переменной не присвоена заданная величина, она будет считаться неопределённой переменной.
- Присвоенная переменной величина, будет сохраняться до очередной операции присваивания.
- Заданная вновь величина переменой является отменой предыдущего значения.
Постановка задачи линейного вычислительного процесса предполагает назначение переменных, значения которых будут приняты за исходные, а также переменных, значения которых необходимо вычислить. Помимо этого, необходимо задать формализованную связь данных переменных.
Вычислительные процессы являются разветвляющимися, когда в зависимости от величин начальных информационных данных или итогов промежуточных вычислений, они осуществляются по одной или нескольким, заранее заданным вычислительным ветвям. Реализация выбора конкретной вычислительной ветви выполняется на основе анализа условий ветвления, которые оговариваются заранее.
Для каждого конкретного случая вычислительный процесс осуществляется лишь по одному из допустимых направлений, а исполнение других ветвей игнорируется. Для реализации подобных вычислительных процессов в языках программирования используются следующие типы операторов:
- Операторы условного типа или условного перехода.
- Операторы, определяющие выбор, или вариантные операторы.
- Операторы безусловного перехода.
Рассмотрим использование этих операторов в популярном языке программирования Pascal. Операция безусловного перехода выполняется при помощи следующего оператора:
GOTO ∠метка>
GOTO считается как зарезервированное слово для перехода на метку. В языке Турбо Паскаль в качестве метки могут приниматься идентификаторы произвольного вида, позволяющие назначить имя необходимому программному оператору и далее выполнять обращение к нему по ссылке.
Назначением оператора GOTO является передача управления заданному помеченному оператору. При использовании меток, необходимо использовать следующие правила:
- Метки, задаваемые оператором GOTO обязательно должны быть упомянуты в разделе описаний.
- Метки, описанные в самой функции, обладают только локальным использованием.
Условные операторы позволяют проверить определённые условия и по результатам проверки выбрать направление дальнейших действий. Структура условного оператора приведена на рисунке ниже:
Рисунок 1. Структура условного оператора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
