Основные свойства и способы представления алгоритма

Любой алгоритм должен обладать следующими свойст­вами:

• определенностью – за конечное число шагов либо дол­жен быть получен результат, либо доказано его отсутствие;

• результативностью – обязательным получением неко­торого результата (числа, таблицы, текста, звука, изображения и т. д.) или сигнала о том, что данный алгоритм неприменим для решения поставленной задачи;

• массовостью – возможностью получения результата при различных исходных данных для некоторого класса сходных задач;

• формальностью – отвлечение от содержания постав­ленной задачи и строгое выполнение некоторого правила, инст­рукции;

• дискретностью — возможностью разбиения алгоритма на отдельные элементарные действия.

Существуют следующие формы представления алгорит­ма:

• словесная (вербальная) на неформальном языке;

• на языках программирования;

• графическая.

Словесная форма представления алгоритма имеет ряд недостатков. Для достаточно сложных алгоритмов описание становится слишком громоздким и не является наглядным. Эта форма представления обычно используется лишь на начальных стадиях разработки алгоритма.

Пример словесной формы описания алгоритма: Чтобы перейти улицу, нужно посмотреть налево, убедиться в отсут­ствии приближающегося транспорта, дойти до середины ули­цы, посмотреть направо, убедиться в отсутствии близко иду­щего транспорта, продолжить движение через улицу. При на­личии движущихся транспортных средств нужно ждать, ко­гда транспорт проедет.

Алгоритм, записанный на языке программирования, на­зывается программой.

Графическая форма представления алгоритмов является более наглядной и строгой. Алгоритм изображается в виде по­следовательности связанных между собой блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких операторов. Такое графическое представление называется блок-схемой алгоритма.

Условные графические обозначения символов, исполь­зуемых для составления блок-схемы алгоритма, стандартизиро­ваны.

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.

БЛОК-СХЕМЫ АЛГОРИТМОВ

Среди универсальных форм представления или записи алгоритмов можно выделить так называемые блок-схемы алгоритмов. Универсальность этой формы обусловлена тем, что в ней заранее не определяются абстракции, которые могут специфицироваться в блоках даже с применением обычного разговорного языка. Блоки являются всего лишь шаблоном для описания действий в процессе решения задачи, а связи между блоками определяют последовательность этих действий.

Такая форма часто используется в профессиональной среде программистов. Она позволяет с достаточной степенью свободы описывать решения, получаемые в процессе нисходящего проектирования алгоритмов и соответствующих им программ, абстрагируясь от средств, предоставляемых конкретным языком программирования. Палитра ее средств (допустимых шаблонов) в этом случае может быть достаточно широка, однако для записи алгоритмов необходимым является минимальное подмножество средств, т.е. только два вида блоков - операторный и условный.

Операторный блок – это прямоугольник, в который вписывается некоторое действие или выражение. Этот блок может иметь несколько входов и только один выход, что обеспечивает однозначность в определении последовательности выполняемых действий. Исключение составляют начальный и конечный блоки. Первый не имеет входов, второй – выхода.

Условный блок обозначается ромбом, в который вписывается некоторое условие. Поскольку результатом проверки условия может быть либо “да”, либо “нет” (“истина” или “ложь”, “0” или “1”), блок имеет два соответствующих этим ответам выхода.

Если операторный или условный блоки имеют более одного входа, то изображение входов совмещается. На связях, определяющих последовательность выполнения блоков, стрелки не обязательны, если их направление соответствует продвижению “сверху-вниз” и “слева-направо”. Ограничения на геометрические размеры блоков в этом случае не вводятся.

Такая форма представления алгоритмов очень удобна в тех случаях, когда рассматриваются верхние уровни в иерархической структуре процесса проектирования программ и даже на нижних уровнях, если по каким-то причинам не определены средства их описания. Кроме того, блок-схемы наиболее удобны для записи алгоритмов на начальных стадиях обучения программированию.

ОСНОВНЫЕ БЛОКИ БЛОК - СХЕМЫ

 

Рис.1. Основные блоки блок – схемы

 

Рис.1. - Основные блоки блок – схемы

Отдельные блоки алгоритмов соединяются между собой линиями потоков, которые проводятся параллельно внешней рамке чертежа. Направ­ления линий потока помечаются стрелкой.

«Процесс» (этап вычисления) изображается прямоуголь­ником, внутри которого записывается набор действий (блок оператора присваивания). Ромбом изображается «решение», внутри которого осуществляется про­верка условия (логический блок). Ввод исходных данных изо­бражается параллелограммом, внутри которого пишется слово «ввод» и перечисляются переменные, подлежащие вводу.

Представление алгоритма в виде блок-схемы является промежуточным, так как алгоритм в таком виде не может быть непосредственно выполнен компьютером, но помогает пользователю при создании (написании) программы для ПК.

Использование блок-схем дает возможность:

• наглядно отобразить базовые конструкции алгоритма;

• сосредоточить внимание на структуре алгоритма, а не на синтаксисе языка;

• анализировать логическую структуру алгоритма;

• преобразовывать алгоритм методом укрупнения (сведе­ния к единому блоку) или детализации – разбиения на ряд бло­ков;

• использовать принцип блочности при коллективном ре­шении сложной задачи;

• осуществить быструю проверку разработанного алго­ритма (на уровне идеи);

• разобрать большее число учебных задач.

Составление блок-схемы алгоритма является важным и в большинстве случаев необходимым этапом решения сложной и большой задачи на ЭВМ, значительно облегчающим процесс составления программ.