Блок-схема алгоритма Понятие блок-схемы алгоритма

В предыдущем разделе мы познакомились с понятием, что такое алгоритм, а также научились строить простейшие алгоритмы. Однако словесное описание алгоритма не всегда является удобным, особенно когда количество указаний довольно большое (как Вы сами относитесь к инструкциям, расписанным на несколько листов?, а на несколько десятков листов?). Для более наглядного изображения алгоритма была разработана унифицированная форма представления алгоритма с помощью графических символов, называемая блок-схемой. Графические символы, их размеры, а также правила построения блок-схем определены государственными стандартами: ГОСТ 19.002-80 ЕСПД (правила выполнения алгоритмов и программ) и ГОСТ 19.003-80 ЕСПД (условные графические обозначения алгоритмов).

Основные типы блоков

Блок-схема алгоритма представляет собой графическое изображение алгоритма с помощью определенным образом связанных между собой блоков. Под блоком понимается любой конечный этап вычислительного процесса, принимаемый в данной схеме как целое. Типы блоков представлены на рис. 1. Внутри каждой геометрической фигуры дается описание операций, содержащихся в данном блоке. При этом используются символы математических операций и операций отношений.

Рис. 1 Типы блоков

Рассмотрим представленные блоки подробнее.

а) Начальный блок. Используется для обозначения начальной точки входа в алгоритм. При построении блок-схемы необходимо помнить, что начальная точка может быть только одна (в любой написанной Вами инструкции невозможно вставить две первых строки).

б) Конечный блок. Используется для обозначения точки выхода (завершения) из алгоритма. Так же, как и в случае с начальным блоком, в одной блок-схеме может быть только один конечный блок.

в) Функциональный блок. Используется для обозначения любых действий над переменными, задания констант, выполнения функций. Преобразование информации осуществляется по заданному действию S.

г) Блок проверки условия. Блок используется для управления преобразованием информации. В результате анализа условия P выбирается одно из двух возможных направлений «да» или «нет», и управление передается блоку, записанному на выбранном направлении.

д) Информационный блок. Используется для обозначения операций обмена между устройствами. Как правило - это ввод информации в ЭВМ и вывод информации на экран.

е) Блок модификации (цикла с параметром). Используется для создания процесса, с заранее известным числом шагов (см. пример №3 в разделе «Алгоритмы»: нам надо просуммировать пять элементов массива Х - действия повторяются 5 раз, параметр - i).

ж) Объединяющий блок. Указывает на передачу управления от входящих стрелок к одной выходящей.

Для изображения направления потока управления используются соединительные линии со стрелкой. Алгоритм решения задачи, представленный схемой, начинается в начальном блоке и заканчивается в конечном.

Базовые структуры

При изображении алгоритмов с помощью блок-схем, используются базовые упраляющие структуры: следование, развилка (полная, неполная, выбор), повторение (или цикл: цикл - пока, цикл - до, цикл с параметром). Как видим, вариантов следования одних блоков за другими не так много, как разновидностей алгоритмов. Поэтому мы можем подробно рассмотреть все перечисленные структуры.

Следование (рис.2). Структура означает, что действия S₁ и S₂ должны быть исполнены одно за другим.

Развилка. Действие, определяемое структурой, осуществляет анализ условия P (истинно оно или ложно) и альтернативный выбор дальнейшего направления в последовательности выполнения действий в зависимости от значения P. Различают полную развилку (рис.3) и неполную развилку (рис.4).

Словесно «полная развилка» описывается так: если условие P истинно, то исполнить операцию S, иначе - T. «Неполную развилку» словесно можно описать так: если условие P истинно, то выполнить операцию S.

Отдельно стоит выделить структуру выбор. Допустим некая переменная k может принимать несколько значений k1, k2,…, ki, …, kn. В зависимости от значения k требуется выполнить соответствующую операцию S1, S2, …, Si, …, Sn. Описанная структура представлена на рисунке 5.

Повторение (цикл). Структура описывает циклические вычислительные процессы. Структуру, изображенную на рисунке 6, словесно можно выразить следующим образом: пока P истинно, выполнять S. Эту структуру называют цикл - пока.

Структуру, изображенную на рис. 7, называют цикл-до. Словесно ее можно описать так: исполнять S до истинности P.

Структура цикл с параметром (рис.8). Смысл структуры очевиден из рисунка: выполнять действие S для параметра i, изменяющегося от i1 до i2 с шагом di. Как правило, такая структура используется для обработки массивов (пример - задание 3 из раздела «Алгоритм»).

Как Вы уже заметили, базовые структуры имеют один вход и один выход. Блок-схема алгоритма, представленная базовыми структурами, называется структурированной. Все вышеприведенные базовые структуры могут комбинироваться одна с другой, как того требует алгоритм.