1.4.4. Базовые структуры алгоритмов и их кодирование на Паскале

Современная технология программирования предполагает, что алгоритм должен строиться из базовых структур. Таких структур три:следование, ветвление, цикл.

1. Следование

Эта структура, изображенная на рис. 3, предполагает последовательное выполнение входящих в нее операторов. Последовательно выполняемые операторы в программе на Паскале записываются друг за другом и разделяются точкой с запятой.

2. Ветвление (развилка)

Ветвление, блок-схема которого приведена на рис. 4, применяется в том случае, когда выполнение алгоритма может развиваться по двум альтернативным ветвям. Ветви обязательно должны соединяться в одной точке, т. е. дальнейшее выполнение алгоритма должно происходить по одному пути; кроме того, ветви алгоритма не должны пересекаться, т. е. не должны иметь общих блоков.

Ветвление предполагает проверку некоторого условия. Если на момент проверки условие истинно, то будет выполнен оператор 1, иначе оператор 2. В Паскале ветвление кодируется с помощью условного оператора:

If условие then

оператор 1

else

оператор 2

В принципе можно было бы записать оператор в одну строку или расположить его по строкам каким-либо другим способом, но практика показывает, что в приведенном виде фрагмент программы легче читается, и такая запись считается хорошим стилем программирования.

Возможна ситуация, когда ветвь “Нет ” не содержит операторов В этом случае в условном операторе слово else иоператор 2 отсутствуют.

Если операторы 1 или 2 состоят из нескольких операторов (являются составными), то входящие в них операторы окаймляются операторными скобками begin-end:

If условие then

begin

оператор 1_1;

оператор 1_2;

…

оператор 1_N

end

else

begin

оператор 2_1;

оператор 2_2;

…

оператор 2_M

end

Таким образом, операторные скобки begin-end позволяют объединить несколько операторов в один составной.

3. Цикл

Ц

.

иклические структуры (или циклы) служат для организации повторения некоторых операторов. Две базовые циклические структуры приведены на рис. 5. Цикл, кроме стрелок, идущих вниз, обязательно содержит стрелки, указывающие вверх, – иначе не будет повторения. Следовательно, блок-схема циклического алгоритма обязательно содержит замкнутый путь (петлю). Цикл состоит изтела цикла, т. е. группы подлежащих повторению операторов, и условного оператора, осуществляющего анализ на продолжение цикла. При отсутствии такого анализа возникаетзацикливание(бесконечное повторение тела цикла). Зацикливание может также возникнуть из-за неправильного формулирования условия продолжения цикла. В зависимости от порядка выполнения тела цикла и анализа на продолжение цикла различают два вида базовых циклических структур: цикл с предусловием или цикл-пока (сначала анализ на продолжение цикла, а затем тело цикла) и цикл с постусловием или цикл-до (сначала выполнение тела, а затем анализ).

На Паскале циклы кодируются следующим образом:

цикл-пока	цикл-до
while условие do тело цикла	Repeat тело цикла until условие

Тело цикла должно представлять собой один оператор – простой или составной.

Замечания

1. Каждая из трех рассмотренных базовых структур имеет один вход и один выход. Это очень важно, так как любой прямоугольник на рисунках 3 – 5 может представлять собой одну из базовых структур.

2. Втеории алгоритмов доказано, что для построения любого алго­ритма достаточно иметь три базовых структуры: следование, ветвле­ние, цикл. Это положение называется принципом Дейкстры. Причем безразлично, какую цик­лическую структуру – до или пока – выбрать в ка­честве базовой. Практика программирования, од­нако, сложилась так, что равноправно использу­ются обе эти структуры.

Кроме того, в программировании широко используется еще одна базовая структура (избыточная), которая называется параметрическим циклом (см. рис.6). Этот цикл управляется переменной (так называемым параметром цикла, на блок-схеме для него выбрано имя i), которая меняется от начального значения до конечного с заданным шагом (в Паскале шаг равен единице). Разработчиками компилятора параметрический цикл может быть реализован и как цикл с предусловием, и как цикл с постусловием. Учитывая практику последнего времени, мы считаем, что параметрический цикл реализован как цикл с предусловием.

Для кодирования параметрического цикла в Паскале используется оператор:

for i:=нач_знач to кон_знач do

тело цикла;

Существует также вариант оператора for, в котором параметр изменяется с шагом –1:

for i:=нач_знач downto кон_знач do

тело цикла;

Как и для предыдущих операторов, тело цикла – один оператор, простой или составной.