Базовые алгоритмические структуры

Чтобы написать программу на процедурном языке программирования, прежде всего следует разработать алгоритм. Любой алгоритм можно представить как некоторую жесткую структуру, состоящую из отдельных базовых элементов, которые называют базовыми управляющими структурами алгоритмов. Они были разработаны для записи алгоритмов. За время существования программирования управляющие структуры постоянно совершенствовались, появлялись новые. В настоящее время их состав стал стандартным.

Все современные языки программирования имеют набор операторов, которые реализуют эти классические управляющие структуры. Различие состоит только в синтаксисе записи этих конструкций и в некоторых особенностях их реализаций. Билл Гейтс (президент фирмы Microsoft) сказал, что профессиональный уровень программиста в большой степени зависит от того, как хорошо он понимает и владеет управляющими конструкциями алгоритмов, и уметь программировать на алгоритмических языках — это, в первую очередь, уметь пользоваться наиболее общими для всех языков конструкциями и структурами данных, и если человек хочет стать великим программистом, то язык имеет второстепенное значение, их можно выучить сколько угодно. Поэтому изучение основных принципов конструирования алгоритмов нужно начинать с изучения базовых элементов алгоритмов.

При описании алгоритмов можно выделить и наглядно представить три простейшие структуры:

• последовательность двух или более операций,

• выбор направления,

• повторение.

Любой вычислительный процесс может быть представлен как комбинация этих элементарных алгоритмических структур. Поэтому вычислительные процессы, выполняемые ЭВМ по заданной программе, можно разделить на три основных вида: линейные, ветвящиеся, циклические.

Линейным называют вычислительный процесс, в котором операции выполняются последовательно, в порядке их записи. Каждая операция является самостоятельной, независимой от каких-либо условий. Для описания линейных процессов используется структура следование.

Ветвящимся называется вычислительный процесс, если для его реализации предусмотрено несколько направлений (ветвей). Выбор направления зависит от некоторого признака, характеризующего свойства данных и имеющего два или более значений. Для описания ветвящихся процессов используются структуры развилка и выбор. При этом, хотя на схеме алгоритма указаны все возможные направления вычислений в зависимости от выполнения определенного условия (условий), при однократном выполнении программы процесс реализуется только по одной ветви. Любая ветвь, по которой осуществляются вычисления, должна приводить к завершению вычислительного процесса.

Циклическим называется вычислительный процесс, содержащий многократно повторяемые отдельные участки вычислительных процессов. При этом каждое повторение происходит с использованием других значений величин (данных). Многократно повторяемые участки вычислительного процесса называются циклами. Любой циклический процесс включает следующие этапы:

• подготовку (инициализацию параметров) цикла,

• выполнение вычислений в теле цикла,

• модификацию параметров цикла,

• проверку условия окончания цикла.

Порядок выполнения этих этапов может быть разным. Поэтому структура цикла, описывающая циклические процессы, бывает разной. Она может быть трех видов: цикл с предусловием, цикл с постусловием, цикл с параметром.