Способы записи алгоритмов – Построение блок-схем с примерами


алгоритм

ПОСТРОЕНИЕ блок — схем Утверждено на заседании Ученого совета академии в качестве учебного пособия

Освещает особенности обработки информации в компьютерах с использованием алгоритмов в виде блок-схем, дается понятие алгоритма и его свойства, приведены типы и структуры алгоритмов (блок — схем), примеры блок-схем в различных случаях. Данные задания для самостоятельной работы студентов.
Предназначено для студентов всех специальностей. Статья о построении блок-схем в программах здесь

Обработка информации в компьютерах с использованием алгоритмов

Подготовка задачи к решению ее на ЭВМ включает в себя следующие этапы:
1. Изучение рассматриваемого процесса (например, процесса производства продукции по определенной технологии)
2. Постановка задачи: определение цели, которая должна быть достигнута в результате решения задачи и условий, обусловленных взаимодействием различных факторов, влияющих на протекание процесса
3. Математическая постановка задачи. Задача должна быть описана математически, например, дифференциальным уравнениям, системой линейных или нелинейных уравнений и т.п.
4. Выбор численного метода решения, что позволит свести решение исходной задачи к последовательности элементарных действий (например, интегрирование с помощью численного метода заменяется рядом последовательных добавлений и т.д.). В случае отсутствия пригодных методов разрабатываются новые.
5. Описание алгоритма и составление его блок-схемы: детальное описание выбранного или разработанного метода решения задачи с учетом всех возможных ситуаций и переходов в виде последовательности шагов — алгоритма, затем представляется в виде блок-схемы, отражающей его основные этапы.
6. Программирование задачи: составление программы на выбранной универсальном языке программирования, реализует алгоритм решения задачи.
7. Настройка программы (визуальный контроль, синтаксический контроль и т.д.). Проверка программы осуществляется на контрольном примере.
8. Решение задачи.
9. Анализ полученных результатов и выдача рекомендаций по совершенствованию процесса.

Разработка алгоритма решения задачи

Особое место при подготовке задачи к решению на ЭВМ занимает разработка или выбор алгоритма. Понятие алгоритма широко используется как в математике, так и в программировании.
Алгоритм — совокупность правил, однозначно предопределяющий процесс преобразования входных и промежуточных данных в результат решения задачи. Описание алгоритма представляет собой общую схему решения задачи. Алгоритмический процесс это — процесс последовательного преобразования конструктивных объектов, проходит дискретными шагами (то есть изменение происходит скачкообразно), каждый шаг состоит в смене одного конструктивного объекта другим. Алгоритмы характеризуются вычислительной сложности и емкостной сложности. По виду используемой вычислительной модели алгоритмы делятся на последовательные (или детерминированные), параллельные (или недетерминированные), распределены и др.
Алгоритм может быть реализован в ЭВМ, если он содержит только элементарные команды. Такими элементарными, то есть не требующими детализации, можно считать такие команды или операции:
1) начало, конец;
2) список данных;
3) ввода, вывода;
4) вычислительные операции, реализуемые оператором присваивания Для алгоритма характерны следующие свойства:
— детерминированисть, или определенность, то есть однозначность -его понимание для любого исполнителя, приводит к точному исполнению одной и той же последовательности действий;
— результативность, или направленность, то есть свойство достижения за конечное число достаточно простых шагов искомого результата рассматриваемой задачи;
— массовость, то есть пригодность для решения любой задачи из некоторого класса задач.
Различают следующие способы представления алгоритмов: текстуальное, операторный и графический.
Наибольшее распространение в настоящее время получил графический способ, при котором вычислительный процесс расчленяется на отдельные операции, отражаемые в виде условных графических символов (блоков).
С 01.01.92 введены ГОСТ 19.701-90 (ИСО 5807-85), определяющие правила выполнения схем и перечень блоков, их наименование, форму и размеры.
Блоки соединяются между собой в определенной последовательности линиями или стрелками. Внутри блоков в виде формул или текста указывается информация, объясняющая, характеризует выполняемые ими действия. Блоки обычно имеют сквозную нумерацию. Номер ставится в верхнем левом углу блока в разрыве линий.
В таблице I приведены некоторые наиболее часто употребляемые блоки и даны пояснения к ним.
Теория структурного программирования доказывает, что алгоритм любой степени сложности можно построить с помощью основного базового набора структур:
1) последовательная (линейная) структура (рис.1);
2) структура, разветвляется (рис. 2);
3) циклическая структура (рис. 3).
Простейшими для понимания и использования являются линейные структуры (рис. 1). Линейным называется алгоритм (фрагмент алгоритма), в котором отдельные распоряжения выполняются независимо от значений исходных данных и промежуточных результатов.

Читать  Условия if then else в Паскаль – Pascal Разветвление

алгоритм

 

 

Вычислительная действие или последовательность вычислительных действий

 

 

Проверка условий

 

 

начало цикла

 

 

 

Вычисления с подпрограммой или стандартной
подпрограммой

 

 

 

Ввод или вывод данных

 

 

Разрыв линии потока, соединитель

 

 

Начало, конец, останов, вход и выход в подпрограммах

 

 

Объяснение, содержание подпрограмм, формулы

 

Алгоритм линейной структуры

Линейным называется алгоритм (фрагмент алгоритма), в котором отдельные команды выполняются последовательно друг за другом, независимо от значений входных данных и промежуточных результатов.

Пример алгоритма линейной структуры (рис. 1).

 

Блок-схема алгоритма вычисления плоскости треугольника
Рис. 1. Блок-схема алгоритма вычисления плоскости треугольника

Блок-схемы процессов, разветвляются

Часто для дальнейшей детализации используются структуры, разветвляются, то есть такие, в которых в зависимости от исходных данных или промежуточных результатов алгоритм реализуется в одном из нескольких, заранее предусмотренных (возможных) направлений. Такие направления часто называются ветвями. Каждая из может быть любой степени сложности, а может вообще не содержать команд, то есть быть вырожденной. Выбор той или иной ветви осуществляется в зависимости от результата проверки условия с конкретными данными. В каждом случае алгоритм реализуется только по одной ветке, а выполнение других исключается. Пример алгоритма, разветвляется (рис. 2).

Блок-схема алгоритма вычисления действительных корней квадратного уравнения
Блок-схема алгоритма вычисления действительных корней квадратного уравнения

Блок-схемы циклических вычислительных процессов

Выполнение некоторой части алгоритма многократно при различных значениях некоторых переменных называется циклическим вычислительным процессом. Циклами называются повторяющиеся участки вычислений. Для организации циклов необходимо: задать начальное значение переменной, определяющей цикл (параметр цикла), сменять эту переменную перед каждым повторением цикла, проверять условие продолжения (окончание) цикла.
В циклических алгоритмах выполнение некоторых операторов (групп операторов) осуществляется многократно с теми же или модифицированными данными.

Читать  Поиск Максимального Элемента и Минимального Элемента в Массиве Паскаль

В зависимости от способа организации количества повторений цикла различают три типа циклов:
1) цикл с заданным условием окончания работы (ЦИКЛ — До)
2) цикл с заданным условием продолжения работы (ЦИКЛ — ПОКА)
3) цикл с заданным условием повторений работы (ЦИКЛ с параметром). Пример циклического алгоритма (рис. 3, 4).

Блок-схема организации цикла
А-цикл с заданным условием окончания работы (цикл — до)Б-цикл с сданной условием продолжения работы(цикл — пока)
Блок-схема цикла с модификатором, цикл с заданным условием повторений работы (цикл с параметром).
Блок-схема цикла с модификатором, цикл с заданным условием повторений работы (цикл с параметром).
Блок-схема вычисления суммы первых n чисел
Блок-схема вычисления суммы первых n чисел

Внешние процедуры и их реализация

Цель: практическое освоение и реализация вычислительных процессов с помощью внешних процедур.
В некоторых инженерных задачах приходится повторять те же вычисления в нескольких местах программы. Тогда удобнее эти вычисления выделить в виде процедуры и обращаться к ней в любой части основной программы по мере необходимости.
Процедура — это специальным образом оформленная последовательность команд, в которой можно обратиться: потребовать прервать выполнение команд основной программы, выполнить всю последовательность команд процедуры, а затем продолжить выполнение команд основной программы .. В качестве процедуры могут использоваться внешние функции (подпрограммы-функции) и внешние подпрограммы.

Пример алгоритма поиска суммы и количества положительных элементов массивов А, В и С с использованием подпрограммы
Пример алгоритма поиска суммы и количества положительных элементов массивов А, В и С с использованием подпрограммы
[Всего голосов: 4    Средний: 5/5]