В рамках этого задания мы займёмся развитием алгоритмического мышления, и будем рассматривать различные положения теории алгоритмов. Прежде всего, определим понятие «Алгоритм».
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Алгоритм – это последовательность действий, преобразующая исходные данные в результат и обладающая некоторыми свойствами.
Приведённое определение не является строгим, поскольку в нём присутствует ссылка на «некоторые свойства». Чтобы подробно описать понятие Алгоритма рассмотрим эти свойства.
1) Конечность. Последовательность действий является алгоритмом только тогда, когда преобразование любых допустимых входных данных в результат происходит за конечное число шагов.
Например, можно составить алгоритм для решения задачи: «Выпишите в строчку все цифры двадцатеричной системы счисления», но нельзя составить алгоритм для решения задачи: «Выпишите все натуральные числа», поскольку в этом случае количество действий – бесконечное.
2) Детерминированность. Это свойство обозначает, что если применить алгоритм сколь угодно раз к одним и тем же входным данным, результат всегда получится одинаковым.
Блок схема. Программа примера
3) Дискретность. О данном понятии рассказывалось в рамках предыдущего задания по алгебре логики. Свойство дискретности применительно к алгоритму обозначает, что выполнение алгоритма разбивается на последовательность законченных действий. То есть каждое действие должно завершиться, прежде чем начнётся следующее.
4) Понятность. Чтобы описать это свойство, стоит упомянуть, что алгоритм всегда рассчитан на некоторого конкретного исполнителя, который умеет производить некоторый набор действий. Свойство понятности заключается в том, что все действия, входящие в алгоритм должны принадлежать к набору действий исполнителя.
Набор действий, которые может исполнить исполнитель, называется «системой команд». Стоит отметить, что исполнитель не должен ничего додумывать. Его задача – исключительно исполнять команды.
5) Массовость. Это свойство означает, что алгоритм пишется не для одних конкретных входных данных, а для некоторого множества задач. В отличие от предыдущих свойств, которые являются просто неотъемлемой частью любого алгоритма, свойство массовости является ещё и характеристикой алгоритма, то есть можно говорить, что алгоритм `»A»` является более массовым, чем алгоритм `»C»`. Это будет означать, что все задачи, которые можно решить алгоритмом C также можно решить и алгоритмом `»A»`, но существуют задачи, которые можно решить алгоритмом `»A»` и нельзя решить алгоритмом `»C»`.
Рассмотрим несколько примеров исполнителей алгоритмов.
ПРИМЕРЫ ИСПОЛНИТЕЛЕЙ АЛГОРИТМОВ
1) Исполнителем является любой человек сознательного возраста. Здесь могут решаться такие задачи как переход улицы, приём пищи, приготовление сладкого стола, украшение комнаты и т. д. Для всех перечисленных задач можно составить алгоритмы. Например, классический алгоритм перехода улицы формулируется так: «Посмотри налево, если ближе некоторого расстояния нет машин, иди до середины дороги, остановись, посмотри направо, и если ближе некоторого расстояния нет машин, то иди до конца». В приведённой формулировке есть переменная величина – безопасное расстояние, на котором могут находиться машины. Она зависит от конкретного человека, поэтому для конкретного человека наш алгоритм надо будет уточнять.
Блок схема алгоритма (часть 1)
2) Исполнителем является человек, обладающий определёнными умениями. Один из простых примеров задач для такого исполнителя – это удаление аппендицита. Алгоритм составить можно, но исполнять его может не любой человек, а только тот, кто обладает умением хирургического вмешательства.
3) Исполнителем может быть робот, живущий в прямоугольном лабиринте и умеющий ходить в разные стороны. В этом случае можно поставить задачу перехода из одной точки лабиринта в другую и составить алгоритм её решения.
4) Исполнителем может являться компьютер. Здесь, как и для человека, можно поставить огромный набор задач. Примеры рассмотрим в дальнейшем.
Как уже упоминалось выше, у каждого исполнителя есть своя система команд – набор простых действий, которые может выполнить данный исполнитель. Если мы составляем алгоритм для этого исполнителя, то все шаги алгоритма должны входить в систему команд исполнителя. Наиболее простым из рассмотренных исполнителей является робот в лабиринте. Его система команд достаточно простая, и мы можем легко выписать её:
«ИДИ ВПРАВО НА 1 КЛЕТКУ»
«ИДИ ВЛЕВО НА 1 КЛЕТКУ»
«ИДИ ВВЕРХ НА 1 КЛЕТКУ»
«ИДИ ВНИЗ НА 1 КЛЕТКУ»
«ПРОВЕРЬ НАЛИЧИЕ СТЕНКИ СПРАВА»
«ПРОВЕРЬ НАЛИЧИЕ СТЕНКИ СЛЕВА»
«ПРОВЕРЬ НАЛИЧИЕ СТЕНКИ СВЕРХУ»
«ПРОВЕРЬ НАЛИЧИЕ СТЕНКИ СНИЗУ»
Очевидно, что уже у такого простого исполнителя набор команд неоднородный. Есть команды, результатом которых является сдвиг робота, а есть команды проверки, результатом которых является логическое значение «Истина» или «Ложь». (Подробно о логических значениях рассказывалось в рамках прошлого задания). Наличие команд проверки позволит нам ввести алгоритмические конструкции ветвления и цикла, но об этом чуть позже.
При изучении алгоритмов для лучшего понимания иногда мы будем пользоваться псевдоисполнителем алгоритмов, языком которого является блок-схема. Блок-схема является достаточно удобным представлением алгоритма, чтобы проследить логику его выполнения. Состоит она из блоков и связей между блоками. Связи обозначаются стрелками, которые показывают последовательность исполнения блоков. Из блоков нас будут интересовать 4 типа:
1) Начало/Конец алгоритма
2) Получение исходных данных/Выдача результатов
3) Линейное вычисление
4) Ветвление
В блок-схемы линейный участок обозначается прямоугольником. Все команды, записанные в прямоугольнике, исполняются ровно в том порядке, в котором они записаны (будем считать, что сверху вниз). Аналогично Паскалю, будем отделять команды друг от друга в линейном блоке точкой с запятой. Присваивание также будем обозначать символом «`:=`», а вот арифметическое выражение можно записывать, используя как синтаксис Паскаля, так и математики (этим можно пользоваться при решении задач). Аналогично с арифметическим, логическое выражение можно записывать, используя как синтаксис Паскаля, так и алгебры логики.
Алгоритм на языке блок-схемы всегда начинается с блока начала, затем идёт блок ввода входных данных, если они есть, далее блок вычислений, затем блок вывода результата и блок завершения алгоритма. В качестве примера рассмотрим блок-схему вычисления площади треугольника по длинам его `3` сторон с использованием формулы Герона. Входными данными в этой задаче являются длины сторон, а результатом – значение площади. Соответственно, мы будем решать задачу, используя пять переменных. Три стороны – a, b, c . Площадь – s . И полупериметр – p . Будем считать, что стороны всегда будут заданы таким образом, что треугольник существует. Рассмотрим блок-схему решения этой задачи:
В блок-схемы линейный участок обозначается прямоугольником. Все команды, записанные в прямоугольнике, исполняются ровно в том порядке, в котором они записаны (будем считать, что сверху вниз). Аналогично Паскалю, будем отделять команды друг от друга в линейном блоке точкой с запятой. Присваивание также будем обозначать символом «`:=`», а вот арифметическое выражение можно записывать, используя как синтаксис Паскаля, так и математики (этим можно пользоваться при решении задач). Аналогично с арифметическим, логическое выражение можно записывать, используя как синтаксис Паскаля, так и алгебры логики.
Алгоритм на языке блок-схемы всегда начинается с блока начала, затем идёт блок ввода входных данных, если они есть, далее блок вычислений, затем блок вывода результата и блок завершения алгоритма. В качестве примера рассмотрим блок-схему вычисления площади треугольника по длинам его `3` сторон с использованием формулы Герона. Входными данными в этой задаче являются длины сторон, а результатом – значение площади. Соответственно, мы будем решать задачу, используя пять переменных. Три стороны – a, b, c . Площадь – s . И полупериметр – p . Будем считать, что стороны всегда будут заданы таким образом, что треугольник существует. Рассмотрим блок-схему решения этой задачи:
Источник: zftsh.online
Занятие 1. Понятие блок-схемы. Основные виды блоков
Блок-схема представляет собой удобный и наглядный способ записи алгоритма.
Блок-схема состоит из функциональных блоков разной формы, связанных между собой стрелками. В каждом блоке описывается одно или несколько действий. Основные виды блоков представлены в табл. 1.
| Форма блока | Назначение блока |
 |
начало и конец блок-схемы |
 |
блок ввода данных |
 |
блок выполнения действия |
 |
блок условия |
 |
блок вывода данных |
Любая команда алгоритма записывается в блок-схеме в виде графического элемента – блока, и дополняется словесным описанием. Блоки в блок-схемах соединяются линиями потока информации. Направление потока информации указывается стрелкой. В случае потока информации сверху вниз и слева направо стрелку ставить не обязательно. Блоки в блок-схеме имеют только один вход и один выход (за исключением логического блока – блока с условием).
Блок начала блок-схемы имеет один выход и не имеет входов, блок конца блок-схемы имеет один вход и не имеет выходов. Блок условия – единственный блок, имеющий два выхода, т.к. соответствует разветвляющемуся алгоритму. На одном выходе указывается «да», на другом – «нет». Все остальные блоки имеют один вход и один выход. Блок выполнения действия может содержать присвоение значения переменной (например «x=5») или вычисление (например «y=x-4»).
Математические выражения и логические высказывания должны быть описаны математическим языком, т.к. блок-схема не должна иметь привязки к какому-то определенному языку программирования. Одна и таже блок-схема может быть реализована в программах на разных языках программирования. К примеру, функция в блок-схеме будет выглядеть таким образом: y = x 2 , а не таким образом: y = x ^2.
Все три вида алгоритмов реализуются в блок-схеме названными выше типами блоков. К примеру, в линейном алгоритме могут присутствовать все блоки, кроме блока условия. В разветвляющемся и циклическом алгоритмах могут быть использованы все названные виды блоков, но обязательным является блок условия. Внутри блока условия записывается условие, про которое можно однозначно ответить, истинно оно или ложно Если условие истинно, то выполняются действия, соответствующие стрелке «да», иначе стрелке «нет».
Воспользуйтесь поиском по сайту:
Источник: studopedia.org
Вопросы и ответы: что такое блок-схема?
Блок-схема может упростить интерпретацию процессов. В зависимости от ваших потребностей существуют различные блок-схемы, которые вы можете использовать на рабочем месте. Изучение типов блок-схем и способов их создания может помочь вам успешно отображать информацию. В этой статье мы объясним, что такое блок-схема, обсудим различные типы и продемонстрируем, как ее создать.
Что такое блок-схема?
Блок-схема — это графическое изображение конкретного процесса. Вы можете использовать блок-схему, чтобы обозначить каждый шаг процесса с помощью символов и краткого описания. Используя стрелки, вы можете соединить символы и изобразить последовательность шагов.
Некоторые из наиболее распространенных символов, используемых в блок-схеме, включают:
Программы для Windows, мобильные приложения, игры — ВСЁ БЕСПЛАТНО, в нашем закрытом телеграмм канале — Подписывайтесь:)
- Овал: указывает на начало процесса
- Прямоугольник: изображает обычный этап процесса.
- Ромб: Показывает ветвь в потоке
- Круг: указывает на скачок в потоке процесса
- Параллелограмм: демонстрирует ввод или вывод данных.
Когда использовать блок-схему
Блок-схемы можно использовать по нескольким причинам, в том числе:
Управление проектом
Использование блок-схемы позволяет изложить детали проекта и требования в простой для понимания форме. Вместо использования длинных документов блок-схема может помочь вам отобразить процессы, которые четко иллюстрируют, что происходит, когда, кто что делает и ожидаемые результаты от каждого шага. Вы можете использовать кросс-функциональные блок-схемы для создания диаграммы проекта, которая поможет отслеживать каждый шаг процесса.
Дизайн и разработка продукта
С помощью блок-схемы вы можете точно изобразить, как работает продукт, включая его дизайн и разработку. В зависимости от типа продукта блок-схема проектирования продукта может быть простой или очень сложной. Конечная цель — проиллюстрировать дизайн продукта, а также спланировать несколько итераций.
Документация по процессу
Блок-схемы позволяют планировать различные этапы процесса и могут упростить и ускорить понимание.
Управление данными
Вы можете использовать блок-схемы для сбора, управления, анализа и обмена данными. Вы также можете создать стандартизированные процессы для определения различий между наборами данных. Блок-схемы могут помочь визуализировать данные для принятия более эффективных решений.
Типы блок-схем
Существует три распространенных типа блок-схем, которые вы можете использовать на рабочем месте:
Диаграмма процесса
Вы также можете называть блок-схему процесса блок-схемой процесса, схематической блок-схемой, блок-схемой сверху вниз, блок-схемой системы или системной диаграммой. Используйте блок-схему процесса, чтобы показать отношения между основными функциями. Эта диаграмма может наметить или задокументировать новый процесс или улучшить старый. Диаграммы технологических процессов могут быть простыми или сложными, в зависимости от типа процесса, который необходимо проиллюстрировать.
Диаграмма рабочего процесса
Диаграмма рабочего процесса показывает каждый шаг процесса от начала до конца, а также ответственность всех вовлеченных лиц. Целью создания схемы рабочего процесса является анализ процесса, его стандартизация и выявление областей, требующих улучшения.
Вы можете использовать схему рабочего процесса в большинстве отраслей, включая производство, здравоохранение, финансы и государственные учреждения. Чтобы создать диаграмму рабочего процесса, вам нужно решить, является ли процесс «как есть» или «будет». Диаграмма «как есть» покажет, как процесс работает в настоящее время, а диаграмма «будет» покажет, как вы хотите, чтобы процесс выглядел в будущем.
Диаграмма потока данных
Диаграмма потока данных — это тип блок-схемы, которая отображает поток информации для определенного процесса. Диаграммы потоков данных могут быть простыми, нарисованными от руки иллюстрациями или многоуровневыми визуализациями, созданными с помощью компьютерной программы.
Диаграммы потоков данных обычно используют систему уровней от нуля до трех (некоторые при необходимости выходят за пределы трех). Уровни:
- Уровень 0: обобщает весь процесс, который необходимо проанализировать. Вы можете думать об уровне 0 как о моментальном снимке системы или процесса.
- Уровень 1: Предоставляет более подробную информацию о процессе и описывает ключевые функции и подпроцессы.
- Уровень 2: идет еще глубже и предоставляет более подробную информацию о различных функциях в системе.
- Уровень 3: лучше всего подходит для более сложных деталей.
Диаграммы потоков данных полезны для бизнес-анализа, разработки программного обеспечения, реинжиниринга процессов, системных структур и разработки систем.
Как создать блок-схему
Вы можете создать блок-схему, выполнив следующие четыре шага:
1. Перечислите все задачи
Определите задачи, которые вы планируете изобразить на диаграмме. если вы создаете блок-схему, которая будет отображать временную шкалу, убедитесь, что вы назначаете крайние сроки для каждой из ваших задач, чтобы вы могли создать хронологическую визуализацию.
2. Организуйте задачи
Следующим шагом является создание блок-схемы путем рисования овала, который является начальной точкой диаграммы. Затем проиллюстрируйте все последующие шаги один за другим. Изобразите любые точки действий и решений, связав эти задачи и действия стрелками. Отметьте каждую точку принятия решения и завершите блок-схему еще одним овалом.
3. Просмотрите блок-схему
После того, как вы закончите блок-схему, просмотрите все, чтобы убедиться, что вы включили всю свою информацию.
4. Определите области улучшения
Оцените свою блок-схему. Посмотрите, не являются ли какие-либо шаги излишними или ненужными. Определите все, что может показаться сложным, что вы могли бы упростить. Проверьте наличие узких мест в процессе и постарайтесь свести их к минимуму, чтобы повысить эффективность процесса.
Используя блок-схему, вы можете отображать информацию во время презентации или собрания, чтобы сделать ее более понятной. Когда вам нужно отобразить временную шкалу или процесс, вы можете использовать блок-схему для точного отображения сроков и данных.
Источник: buom.ru