Структуры алгоритмов
Несмотря на существование множества языков программирования, все они, как правило, содержат
средства описания данных,
арифметические операторы (подобные с = а+Ь),
средства управления
средства организации циклов,
средства ввода и вывода информации.
Многие языки пользуются похожими принципами организации программ, но разным синтаксисом.
Алгоритмы строятся из некоторых жестких структур, состоящих из отдельных базовых элементов.
Простые команды
Элементарной структурной единицей любого алгоритма является простая команда (оператор), обозначающая один элементарный шаг переработки или отображения информации.
Значение переменной величины может быть изменено с помощью команды присваивания. Например, команда x:=1 означает, что переменной x присваивается значение 1, а команда y:=y+1 — что переменной y присваивается значение, которое на 1 больше ее прежнего значения.
Переменной величине может быть присвоено значение и с помощью команды ввода, которая передает исполнителю значение переменной из некоторого внешнего источника. Например, команда
ввод(x, у)
означает, что исполнитель получает из внешнего источника два значения, которые должны быть присвоены переменным x и у.
Простая команда на языке схем алгоритма изображается в виде функционального блока, имеющего один вход и один выход.
Составные команды
Из простых команд и проверки условий образуются составные команды, имеющие более сложную структуру. Рассмотрим основные типы составных команд алгоритма.
К
оманда
следования
Эта команда образуется из последовательности команд, следующих одна за другой. Под действием понимается либо простая, либо составная команда. Эти команды могут записываться либо в строчку, либо в столбец — одна под одной.
Наличие скобок позволяет рассматривать команду следования как единое действие, распадающееся на последовательность более простых действий.
Команда ветвления
С помощью команды ветвления (развилки) осуществляется выбор одного из двух возможных действий в зависимости от условия.
Действия, указанные после служебных слов то и иначе, могут быть простыми или составными командами. При исполнении команды ветвления выполняется только одно из действий: если условие соблюдено, то выполняется действие 1, в противном случае — действие 2.
В том случае, когда условие соблюдено, продолжение исполнения алгоритма происходит по стрелке «+», в противном случае — по стрелке «—».
Команда ветвления может использоваться в сокращенной форме (коррекция), когда в случае несоблюдения условия никакое действие не выполняется.
Команда повторения (цикл)
Большинство алгоритмов содержат серии многократно повторяемых команд. Если такие команды записывать в виде составной команды следования, то каждую повторяемую команду пришлось бы выписать ровно столько раз, сколько раз она повторяется. Однако это очень неэкономный способ записи. Поэтому для обозначения многократно повторяемых действий используют специальную конструкцию, называемую циклом.
Составная команда цикла, называемая также командой повторения, содержит условие, которое используется для определения количества повторений.
Рассмотрим два типа команды повторения.
Схема цикла с предусловием
П
од
действием, как и прежде, понимается
простая или составная команда. Исполнение
такой команды повторения состоит в том,
что сначала проверяется условие (отсюда
и название
— цикл
с предусловием),
и если оно соблюдено, то выполняется
команда, записанная после служебного
слова
повторять.
После этого снова проверяется условие.
Выполнение цикла завершается, когда
условие перестает соблюдаться. Для
этого необходимо, чтобы команда,
выполняемая в цикле, влияла на условие.
С
хема
цикла с постусловием
Команда повторения с постусловием выполняется аналогично, только условие проверяется после выполнения команды, а повторение выполнения команды происходит в том случае, когда условие не соблюдено, т. е. повторение производится до соблюдения условия (поэтому этот тип цикла называют также циклом «до»).
Подчиненные команды или процедуры предназначены для выполнения повторяющихся действий с разными входными данными.