Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов
В данном курсе алгоритмизация рассматривается не как самоцель, а как важный этап разработки программ для компьютера. Фактически исполнителем разработанного Вами алгоритма в конечном итоге окажется компьютер. Но для этого необходимо перевести Ваш алгоритм в понятную ему систему команд.
Процессор современного компьютера может выполнять несколько сотен машинных команд, которые и образую машинный язык. Поскольку разработка алгоритма и программирование на машинном языке чрезвычайно трудоемко, в качестве промежуточного представления Вашей программы используются языки высокого уровня, которые могут быть преобразованы (оттранслированы) в машинные команды.
Но до написания программы на языке высокого уровня необходимо составить алгоритм, который может быть представлен в одной из нескольких форм.
Формы записи алгоритма
Порядок действий, необходимых для выполнения программы, может быть задан различным образом. Наиболее распространены три формы записи алгоритма, а именно:
Словесное описание.
Блок-схема.
Псевдокод.
Словесное описание
Это самая простая и естественная (с точки зрения обычного человека) форма записи алгоритма. Широко используется в обыденной жизни, например, для записи кулинарных рецептов. В качестве исполнителя таких алгоритмов обычно выступают люди, а не компьютеры.
Общая проблема таких алгоритмов – неоднозначность их исполнения различными людьми. Например:
«Положите в блендер порезанную ветчину, сыр, добавьте немного майонеза и измельчите продукты до однородной массы.
Затем нарежьте мелко огурчики и зелень. Добавьте их к ветчине. Перемешайте, как следует, добавьте майонеза столько, чтобы массу можно было выдавливать из кондитерского шприца…».
При изучении программирования этот способ, как правило, не используется.
Блок-схема
Блок-схема представляет собой графическое изображение последовательности выполняемых операторов. Она состоит из блоков, соответствующих различным операторам алгоритма, и соединенных линиями, определяющими порядок выполнения.
Блок-схемы могут рисоваться от руки или с помощью программ-редакторов, как предназначенных для создания документов (например, Microsoft Word), так и специально разработанных для создания различных схем (Microsoft Visio). Слева приведен пример блок-схемы, созданной с помощью MS Visio:
Пример блок-схемы
Достоинством блок-схемы является ее высокая наглядность. Однако рисование блок-схемы, особенно вручную, достаточно трудоемко, а ее последующая модификация, если это окажется необходимым, может превратиться в настоящую проблему.
Псевдокод
Псевдокод — это искусственный неформальный язык, который помогает программистам разрабатывать алгоритмы. Псевдокод, который мы здесь представляем, особенно полезен для разработки алгоритмов, которые преобразуются затем в структурные программы на языке С#. Псевдокод напоминает повседневный язык; он удобен и достаточно прост, хотя и не является подлинным языком программирования для компьютера.
Псевдокод является универсальным языком для записи алгоритма. Это означает, что алгоритм, записанный на псевдокоде, может быть потом переведен в программу на любом универсальном языке программирования, таком как Pascal, Visual Basic, C, C++ или C#. Поэтому, разрабатывая алгоритм на псевдокоде, необходимо избегать конструкций, специфических для какого-либо языка программирования. Иными словами, в псевдокоде алгоритма должно быть сформулировано, что именно вы хотите сделать и в каком порядке, а в программе – как именно это делается на выбранном Вами языке программирования.
Программы на псевдокоде на самом деле не выполняются на компьютерах. Скорее они просто помогают программисту «продумывать» программу перед тем, как написать ее на языке программирования, таком, например, как С#.
Псевдокод состоит исключительно из символов, поэтому программистам удобно вводить программы на псевдокоде в компьютер, используя для этого обычный текстовый редактор. Тщательно подготовленная программа на псевдокоде может быть легко преобразована в соответствующую программу на языке С#. Во многих случаях для этого достаточно простой замены операторов псевдокода их эквивалентами в С#.
Псевдокод состоит только из операторов действия — тех операторов, которые будут выполняться после преобразования программы из псевдокода в С# и ее запуска. Объявления не являются исполняемыми операторами. Они представляют собой некоторые указания компилятору. Например, объявление int i просто сообщает компилятору о типе переменной i и дает ему указание зарезервировать место в памяти для этой переменной. Но это объявление не вызывает какого-либо действия при выполнении программы, как, например, ввод, вывод или вычисление. Некоторые программисты предпочитают в начале программы на псевдокоде перечислять все переменные с кратким упоминанием об их назначении, но это не является обязательным.