Средства описания алгоритмов
Алгоритм моделирует решение задачи в виде точно определенной последовательности действий для некоторого исполнителя по преобразованию исходных данных в результирующие.
Для его описания используется алгоритмический язык – набор символов и правил образования и истолкования конструкций из этих символов для записи алгоритмов.
Основными изобразительными средствами алгоритмов являются следующие способы их записи:
Словесный способ предполагает словесное (без формул и таблиц) описание алгоритма. Этим способом можно описывать алгоритмы с любой степенью детализации.
При этом способе отсутствует наглядность вычислительного процесса, т.к. нет достаточной формализации.
На рисунке 3.1 приведен пример словесной записи алгоритма. Пусть задан массив чисел. Требуется проверить, все ли числа принадлежат заданному интервалу. Интервал задается границами А и В.
Рисунок 3.1. Пример словесной записи алгоритма
Никаких правил составления словесного описания не существует. Запись алгоритма осуществляется в произвольной форме на естественном, например, русском языке. Этот способ описания не имеет широкого распространения, так как допускает неоднозначность толкования при описании некоторых действий.
Формульно-словесный способ более компактный. Он предполагает задание инструкций с использованием математических символов и выражений в сочетании со словесными пояснениями.
Например, требуется написать алгоритм вычисления площади треугольника по трем сторонам (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2. Пример формульно-словесной записи алгоритма
При использовании этого способа может быть достигнута любая степень детализации, более наглядно, но не строго формально.
Графический способ получил наибольшее распространение. В этом способе алгоритм представляется в виде схемы, состоящей из элементов символов, отражающих отдельные операции технологического процесса обработки данных и отдельные вычислительные операции.
Каждый этап процесса переработки данных представляется в виде геометрических фигур (блоков), имеющих определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых операций (таблица 3.1).
Таблица 3.1 Основные конструкции, применяемые для построения блок-схем
| Оператор блок-схемы | Описание |
 | Блок, характеризующий начало/конец алгоритма |
 | Блок, предназначенный для описания отдельных действий (процесс) |
 | Блок, предназначенный для обращения к вспомогательным алгоритмам (предопределенный процесс) |
 | Блок ввода/вывода |
 | Блок «решение» (проверка условия или условный блок) |
 | Блок, описывающий цикл |
 | Соединительные блоки |
Алгоритмы, представленные графическими средствами, получили название визуальные алгоритмы.
Общими правилами при проектировании визуальных алгоритмов являются следующие:
— В начале алгоритма должны быть блоки ввода значений входных данных.
— После ввода значений входных данных могут следовать блоки обработки и блоки условия.
— В конце алгоритма должны располагаться блоки вывода значений выходных данных.
— В алгоритме должен быть только один блок начала и один блок окончания.
— Связи между блоками указываются направленными или ненаправленными линиями.
Псевдокод позволяет формально изображать логику программы, не заботясь при этом о синтаксических особенностях конкретного языка программирования. Обычно представляет собой смесь операторов языка программирования и естественного языка. Является средством представления логики программы, которое можно применять вместо блок-схемы (рисунок 3.3).
Рисунок 3.3. Запись алгоритма в виде псевдокода
Строгих синтаксических правил для записи псевдокода не существует, Это облегчает запись алгоритма при проектировании и позволяет описать алгоритм, используя любой набор команд. Однако в псевдокоде обычно используются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от псевдокода к записи алгоритма на языке программирования. Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором используемых слон и конструкций.
Таблицы значений представляют алгоритм неявно, как некоторое преобразование конкретных исходных данных в выходные. Табличный способ описания алгоритмов может быть с успехом применен для проверки правильности функционирования разработанного алгоритма на конкретных тестовых наборах входных данных, которые вместе с результатами выполнения алгоритма фиксируются в «таблицах трассировки». Данный способ носит, в основном, вспомогательный характер.
Операторный способ предполагает представление алгоритма в виде последовательности операторов. Возможность рассматривать дискретный алгоритм, являющийся совокупностью элементарных предписаний (инструкций), как совокупность элементарных операторов, следует из того, что каждое элементарное предписание можно считать оператором. Для описания элементарных операторов вводятся обозначения, определяемые языком программирования.
Таким образом, все способы представления алгоритмов можно считать взаимодополняющими друг друга. Например, на этапе проектирования алгоритмов наилучшим способом является графическое представление, на этапе проверки алгоритма — табличное описание, на этапе применения — запись в виде программы.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Способы представления алгоритмов
1. Словесный. Такое описание алгоритма состоит из словесного перечня действий в виде предложений.
Например, вычислить C=
Исходные данные А и В ввести в память ЭВМ, проверить выполнение неравенства АB. Если оно выполняется, то вычислить А-В. Результат обозначить как С и вывести его; в противном случае вычислить А+В, результат обозначить С и вывести его.
Недостаток такого представления — отсутствие четкой формализации и наглядности выполнения процесса.
Достоинством является то, что таким способом можно описывать алгоритмы с любою степенью детализации.
2. Формульно-словесный способ основан на задании инструкций о выполнении конкретных действий в четкой последовательности в сочетании со словесными пояснениями.
Для рассмотренного задания алгоритм, представленный формульно-словесным способом, будет следующим:
Этап 1. Ввести А, В.
Этап 2. Если АB, то перейти к этапу 4, иначе — к этапу 3.
Этап 3. С=А-В, перейти к этапу 5.
Этап 5. Принять значение С за результат.
Этап 6. Вывести С.
Этот способ более компактен, но не является строго формальным.
3. Табличный. Алгоритм задается в виде таблиц и расчетных форм. Этот способ наиболее часто используется в экономических расчетах. Исходные данные и результаты вносятся в заголовки столбцов таблицы.
4. Операторный (язык операторных схем). При использовании этого способа вычислительный процесс изображается в виде последовательности символов (операторов). Они обозначают группы стандартных или нестандартных операций, реализующих законченную процедуру с указанием связи между отдельными операторами. Этот способ значительно упрощает составление программы для компьютера, при этом вместо операторов подставляются соответствующие команды. Недостатком данного способа является его малая наглядность.
5. Графический (способ блок-схем). При таком представлении алгоритма каждый этап отображается в виде геометрических фигур — “блоков”, форма которых зависит от выполняемой операции. Блок может иметь имя (метку). Линия соединения блоков показывает направление процесса обработки данных. Каждое направление называется ветвью. Перечень блоков, их наименование, функции, формы, размеры определяются ГОСТ 19.003- 80.
Указанный ГОСТ регламентирует изображение и размеры отдельных блоков в блок-схеме, а также их взаимное расположение. Блоки, в которых не предусматривается разветвление алгоритма по условию, имеют вид прямоугольника с размерами сторон, отношение которых равно 3:2. Блоки, предусматривающие проверку условия с последующим разветвлением, — форму ромба, соотношение диагоналей которого также равно 3:2. Каждая блок-схема обязательно должна включать в себя блок-начало и блок-конец. Форма этих блоков — прямоугольник со скругленными углами, размеры — 3:1. Отдельно определяются блоки, в которых осуществляется ввод и вывод информации. В зависимости от того, откуда и куда осуществляется ввод/вывод, используются разные виды блоков ввода/вывода. Однако можно использовать блок ввода/вывода общего назначения в виде параллелограмма с соотношением длины основания к высоте как 3:2. Блоки соединяются стрелками, показывающими последовательность исполнения. Сам значок “стрелка” в направлении “вниз” и “вправо” можно не ставить, “вверх” и “влево ” — ставить обязательно. Блоки должны быть расположены так, чтобы расстояние между блоками и стрелками составляло не меньше 5 мм.
Алгоритм линейной структуры состоит из последовательности действий, формирующих одну ветвь вычислений. Примером линейного алгоритма может быть алгоритм расчета У по формуле У=Х 2 .
Решение задач не всегда можно представить в виде линейного алгоритма. Существуют задачи, в которых требуется организовать выбор выполнения последовательности действий в зависимости от каких-либо условий. Такие алгоритмы называются алгоритмами разветвляющейся структуры. В них должен присутствовать один или несколько логических операторов (проверки условия) и несколько ветвей решения. Примером разветвляющегося алгоритма может быть выбор наибольшего из двух введенных произвольных чисел.
Алгоритмы, отдельные действия в которых многократно повторяются, называются алгоритмами циклической структуры. Совокупность повторяющихся действий алгоритма принято называть циклом. При разработке циклического алгоритма вводят следующие понятия: параметр цикла — величина, с изменением значения которой связано многократное выполнение цикла; начальное и конечное значение параметров цикла; шаг цикла — значение, на которое изменяется параметр цикла при каждом повторении.
Цикл организуют по определенным правилам. Циклический алгоритм состоит из подготовки цикла; тела цикла; условия продолжения цикла.
В подготовку цикла входят действия, связанные с заданием исходных данных для параметров цикла и других величин, использующихся в цикле.
В тело цикла входят многократно повторяющиеся действия для вычисления искомых величин; подготовка следующего значения параметра цикла, подготовка других значений, необходимых для повторного выполнения действий в теле цикла.
В условии продолжения цикла определяется необходимость дальнейшего выполнения повторяющихся действий (тела цикла). Если параметр цикла превысил конечное значение, то выполнение цикла должно быть прекращено.
Примером циклического алгоритма выступает алгоритм определения суммы десяти произвольных чисел, вводимых пользователем.
Статьи к прочтению:
ОАиП. Лекция 1 \
Похожие статьи:
Для того чтобы ЭВМ <без участия человека>выполнила некоторые действия необходимо задать последовательность инструкций (команд) на понятном компьютеру…
Существуют несколько способов описания алгоритма: словесное, псевдокод, блок-схема, программа. Словесное описание представляет структуру алгоритма на…
Источник
Средства представления алгоритмов
Процесс составления алгоритмов называют алгоритмизацией. Алгоритм можно представить различными способами: с помощью графического или текстового описания, в виде таблицы значений.
Графический способ представления алгоритмов имеет ряд преимуществ благодаря визуальности процесса решения задачи. Алгоритмы, представленные графическими средствами, получили название визуальные алгоритмы или блок – схемы .
Текстовое описание алгоритма является достаточно компактным и может быть реализовано на абстрактном или реальном языке программирования в виде программы для ЭВМ. Таблицы значений представляют алгоритм неявно, как некоторое преобразование конкретных исходных данных в выходные.
Табличный способ описания алгоритмов. Применяют для проверки правильности функционирования алгоритма на конкретных тестовых наборах входных данных, которые вместе с результатами выполнения алгоритма фиксируются в «таблицах трассировки».
Все три способа представления алгоритмов являются взаимодополняющими. На этапе проектирования наилучшим является графическое представление, на этапе проверки алгоритма — табличное описание, на этапе применения — текстовая запись в виде программы.
Визуальное представление алгоритмов
При проектировании визуальных алгоритмов используют специальные графические элементы, называемые графическими блоками, которые представ-лены в таблице. Существует Государственный стандарт (ГОСТ 19.002-80 и ГОСТ 19.003-80), определяющий правила выполнения схем и обозначения для отдельных операций.
Правила проектирования визуальных алгоритмов:
• В начале алгоритма должны быть блоки ввода значений входных данных.
• После ввода значений входных данных следуют блоки обработки и блоки условия.
• В конце алгоритма должны располагаться блоки вывода значений выходных данных.
• В алгоритме должен быть только один блок начала и один блок окончания.
• Связи между блоками указываются направленными или ненаправленными линиями.
• Данные, вычислительные формулы, логические выражения располагают внутри соответствующих блоков.
• Блоки могут сопровождаться комментариями в виде выносок.
Графическое представление алгоритмов имеет практическое значение не только для программистов. Те же информационные схемы (инфографика) используются журналистами для визуализации данных. Структурные схемы последовательности монтажа полезны для сборщиков мебели, например. Та же визуализация алгоритма трассировки (алгоритм Ли) может быть полезна для конструирования печатных плат, особенно когда требуется срочное изготовление таких плат по требованиям заказчика.
Источник
