50. Типы алгоритмических процессов.

Практически любой сложный алгоритм можно представить собой комбинацией трех типов базовых структур: линейного, разветвляющегося и циклического.

Линейный алгоритм

Линейный алгоритм(следование) состоит из последовательности операций, выполняющихся только один раз в порядке их следования.

Рис. 1 Линейная структура алгоритма

Разветвляющийся алгоритм

Разветвляющийся алгоритм(ветвление) обеспечивает выбор между двумя альтернативами. Выполняется проверка, а затем выбирается один из путей.

Подобная структура называется также «ЕСЛИ – ТО – ИНАЧЕ», или «развилка». Каждый из путей (ТО или ИНАЧЕ) ведет к общей точке слияния, так что выполнение программы продолжается независимо от того, какой путь был выбран.

Может оказаться, что для одного из результатов проверки ничего предпринимать не надо. В этом случае можно применять только один обрабатывающий блок.

Рис. 2 Разветвляющаяся структура алгоритма	Рис. 3 Структура «неполное ветвление»

Циклический алгоритм

Циклический алгоритм(Цикл) содержит некоторую последовательность операций, выполняемую многократно. Основной блок цикла, тело цикла, производит требуемые вычисления. Остальные блоки организуют циклический процесс: устанавливают начальные и новые значения данных, проверяют условия окончания или продолжения циклического процесса.

Различают два типа структур цикла: цикл с параметромилис повторением ицикл с условием. Циклический алгоритм позволяет компактно описать большое число одинаковых вычислений над разными данными для получения необходимого результата.

Циклы с параметромиспользуют тогда, когда количество повторов тела цикла заранее известно. Схематично такой цикл и

зображен на рис. 6.

Циклы с условиемиспользуются тогда, когда число повторений заранее неизвестно, но задано условие окончания цикла. Причем, если условие окончания цикла проверяется перед выполнением тела цикла, то такие циклические структуры называют цикламис предусловием(«Выполнять пока» рис. 4), а если проверка условия происходит после выполнения тела цикла – цикламис постусловием(«Выполнять до тех пор пока не» рис.5).

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

Объекты алгоритма

Решение любой задачи предполагает наличие реальных объектов – объектов задачи.

Например. При решении задачи о начислении зарплаты сотрудникам предприятия объектом задачи могут быть: табельный номер сотрудника, его фамилия, имя, отчество, оклад, отработанное время и т.д. При решении системы уравнений объектами задачи являются – число уравнений, коэффициенты уравнений, правые части.

Каждый объект задачи имеет свои характеристики (атрибуты). Фамилии и наименования – это строки символов, а коэффициенты уравнений, количество выпускаемой продукции – это числовые константы, представленные арифметическими выражениями или числами.

Если выполнение алгоритма возложено на ЭВМ, необходима строгая формализация задачи. Она предполагает замену объектов задачи – объектами алгоритма, которые должны наследовать их атрибуты. При разработке алгоритма могут появиться вспомогательные объекты не соответствующие никаким объектам задачи.

В практике программирования число базовых объектов невелико. Это константы, переменные массивы, файлы и некоторые другие.

Понятие константы. Например, в задаче нужно вычислить длину окружностиL= π *D, здесьLиD– объекты задачи, а π – величина постоянная в любой задаче, т.е. это константа.

Константа может быть не только числом. Например, в некотором списке фамилий определяется наличие фамилии Иванов. В алгоритме фамилия – это объект, а Иванов – символьная константа.

Константа – это объект алгоритма. Каждая константа как объект алгоритма имеет фиксированный тип (арифметический, символьный или другой) и имеет фиксированное, неизменяемое в данном алгоритме значение, соответствующее ее типу. Значение константы обычно определено в условии задачи и известно до начала разработки алгоритма.

Понятие переменной. Переменная – это объект алгоритма, который имеет определенный фиксированный тип (арифметический, символьный или другой) и который в каждый момент исполнения алгоритма имеет единственное значение соответствующего типа. К моменту использования переменной в алгоритме ее значение должно быть определено. В ходе выполнения алгоритма значение переменной может изменяться.

Например, требуется вычислить и напечатать значение функции при изменении аргумента от заданного начального значения до заданного конечного значения с заданным шагом. Начальное значение, конечное значение, шаг – объекты задачи, которые в условии задачи не определены. Эти значения станут известны по ходу выполнения алгоритма: введены пользователем или получены в результате вычислений. Если не предусмотреть механизм их определения, исполнение алгоритма будет невозможно.

Имя объекта алгоритма. Каждый объект в алгоритме фигурирует под своим именем. Имя это неизменно, фиксировано и уникально. Имена для объектов устанавливает автор алгоритма. Рекомендуется выбирать мнемонические имена, которые отражают суть объекта.

Понятие массива. Массив – объект алгоритма. Во многих случаях разрозненные переменные удобно объединить в совокупность – массив, именуя все коэффициенты общим именем (именем массива) и индексами (номерами в массиве).

Индекс элемента массива позволяет обратиться к элементу массива «напрямую». По индексу массив строго упорядочен.

Массивом называется конечная упорядоченная совокупность данных одного типа, доступ к каждому осуществляется по его индексу.

В задачах используются как одномерные, так и многомерные массивы. Для указания положения элемента в двумерном массиве используют два индекса – сначала номер строки, затем номер столбца. Массивы могут быть как числовыми, так и символьными.

В любом алгоритме всегда присутствует раздел инструкций (выполнения действий), который имеет одну точку входа (НАЧАЛО) и одну точку выхода (КОНЕЦ). Закодированная форма инструкции, несущая определенный смысл называется оператором.

Рис. 7 – Пример записи алгоритм сортировки выбором с помощью блок-схемы