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.
Алгоритм программирования. Как составить блок схему?
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.
Блок-схема циклического алгоритма. Вычисление n!
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.
Источник: studfile.net
Блок-схема алгоритма: программы, задачи, элементы, построение
В современном мире цифровой техники программирование является основой для работы различных вычислительных машин, гаджетов и прочего электронного оборудования. А умение быстро и правильно составить блок-схему алгоритма выступает фундаментом, основой данной науки. Такая схема является графической моделью процессов, которые необходимо выполнять оборудованию. Она состоит из отдельных функциональных блоков, выполняющих различные назначения (начало/конец, ввод/вывод, вызов функции и т. д.).
Алгоритм и алгоритмизация
По сути, алгоритм является обычной инструкцией о том, в какой последовательности необходимо выполнять те или иные действия при переработке исходных данных в требуемый результат. Наряду с этим термином зачастую используют понятие алгоритмизации. Под ней понимают совокупность способов и приемов составления последовательности для решения конкретных задач.
Часто алгоритм применяется не в качестве инструкции для вычислительной машины, а как схема выполнения каких-либо действий. Это позволяет отметить эффективность и результативность данного способа решения, исправить возможные ошибки, а также сравнить его с другими подобными решениями еще до введения в компьютер.
Кроме того, алгоритм представляет собой основу для составления программы, которую необходимо написать на языке программирования, с тем, чтобы в дальнейшем реализовать процесс обработки информации на ПК. На сегодняшний день получили известность два практических способа построения таких последовательностей.
Первым является пошаговое словесное описание, а вторым — блок-схема алгоритма задачи. Первый из них получил существенно меньшее распространение. Это объясняется отсутствием наглядности и многословностью. Второй способ, наоборот, является весьма удобным средством изображения последовательности. Он широко распространен как в учебной, так и в научной литературе.
Элементы блок-схем
Блок-схема алгоритма программы представляет собой последовательность графических символов, предписывающих выполнение конкретных операций, а также связей между ними. Внутри каждого такого изображения указывается информация о задаче, подлежащей выполнению. Размеры и конфигурация графических символов, а также порядок оформления последовательностей регламентированы ГОСТ 19003-80 и ГОСТ 19002-80.
Рассмотрим основные элементы блок-схемы алгоритма (на фото предоставлены примеры их начертания).
1. Процесс — вычислительное действие либо последовательность таких действий.
2. Решение – проверка заданного условия.
3. Модификация – заголовок цикла.
4. Предопределенный процесс – обращение к процедуре.
5. Документ – печать и вывод данных.
6. Перфокарта – ввод информации.
7. Ввод/Вывод – Ввод/Вывод данных.
8. Соединитель – разрыв линий потока.
9. Начало/Конец – начало, конец, остановка, пуск, вход и выход используются во вспомогательных алгоритмах.
10. Комментарий – используют для размещения пояснительных надписей.
11. Вертикальные и горизонтальные потоки – направление последовательности, линия связи между блоками.
12. Слияние – соединение потоков.
13. Межстраничный соединитель – метка, символизирующая о переходе на другой лист.
Правила начертания
Построение блок-схемы алгоритма осуществляется по конкретным требованиям, прописанным ГОСТ. Например, при соединении графических символов используются только горизонтальные или вертикальные линии. Потоки, направленные справа налево и снизу вверх, обязательно помечаются стрелками. Прочие линии могут не помечаться.
Расстояние между параллельными потоками не должно быть меньше трех миллиметров, а между остальными элементами — не менее пяти миллиметров. Размеры блоков должны быть кратными пяти. Отношение горизонтали к вертикали графического символа составляет 1,5. Иногда допускается равное двум. Для удобства описания графические символы следует нумеровать.
По характеру связей различают виды блок-схем алгоритма линейной, циклической и разветвляющейся структуры.
Переменные, константы и ячейки памяти
Для лучшего понимания принципа действия алгоритма можно рассмотреть простейший автомат. В его состав входят память, состоящая из ячеек; записывающая/считывающая головка; процессор. В чем заключается принцип работы такого устройства? Головка, получив приказ от процессора, осуществляет запись данных в ячейку либо производит считывание константы.
В простейшем случае это будет арифметическое число. Кроме того, константами могут быть структуры данных, строки символов и др. Под переменной понимается ячейка памяти, в которой хранится информация. За время выполнения алгоритма в такой ячейке могут быть записаны различные данные. На этом принципе построены персональные компьютеры и прочая электроника.
Алгоритм выполнения какой-либо задачи является набором команд для считывания или записи информации в эти ячейки памяти.
Массивы
Массивы являются еще одной разновидностью индексированных переменных. По сути, это совокупность ячеек, которая объединена общим обозначением. Массивы различают двумерные, трехмерные и т. д. Простейший из них представляет собой ряд последовательных ячеек. Такой массив имеет свое имя. Каждый элемент обладает своим номером – индексом.
Константа, записанная в ячейку, называется элементом массива.
Двумерный тип по своему расположению элементов напоминает матрицу. Ячейки в таком массиве характеризуются двумя индексами (это напоминает шахматную доску с нумерацией клеток). По такому же принципу реализованы трехмерные и больше структуры.
Линейные алгоритмы
Такой тип последовательности блок-схемы алгоритмов (примеры приведены в этой статье) характеризуется выполнением от начала и до конца сверху вниз. В таком случае автомат выполняет предписанные ему операции шаг за шагом. Каждое действие обрабатывается процессором. Кроме вычислений, он при необходимости приказывает записывающей/считывающей головке, куда и что необходимо записать и откуда считать. Конечный результат записывается в ячейки памяти, каждая из которых имеет свой индекс и хранит свою константу.
Разветвляющиеся алгоритмы
На практике линейный тип встречается крайне редко. Зачастую необходимо организовать последовательность, которая в зависимости от заданных условий протекает по той или иной ветви. Блок-схема алгоритма разветвленного типа содержит элемент «Решение», благодаря которому выполняется проверка определенного условия, и чем их больше, тем больше ветвей у последовательности.
Блок-схемы алгоритмов: примеры
Рассмотрим, каким образом функционирует разветвленный алгоритм. В качестве примера возьмем функцию: z = y/x. Из условия видно, что данное уравнение обладает одним ограничением – на нуль делить нельзя. Так что необходимо исключить данное решение и предупредить пользователя о возникшей ошибке. Сначала составляется блок-схема алгоритма. Она будет состоять из семи блоков.
Первый графический символ – «Начало», второй — «Ввод», здесь следует задать значения Х и Y. Затем следует блок «Решение», в нем проводится проверка условия: Х=0. В данном случае автомат проводит сверку с ячейкой константой, если вводимое значение совпадет с ней, то решение алгоритма пойдет по ветви «Да». В таком случае управление передается четвертому блоку, и автомат выдает «ошибку», работа заканчивается в седьмом символе «Конец». Если результат проверки отрицательный, тогда в пятом графическом символе осуществляется процесс деления и определяется значение Z. В шестом блоке выводится результат на экран.
Циклические алгоритмы
Зачастую при решении задач необходимо повторять выполнение какой-либо операции по одной и той же зависимости при различных значениях переменных и производить неоднократный проход по одному и тому же участку схемы. Такие участки принято называть циклами, а алгоритм — циклическим. Использование данного метода существенно сокращает саму последовательность. Циклические алгоритмы принято делить на два типа: с наперед неизвестным и наперед известным количеством таких проходов.
Пример решения разветвляющегося алгоритма
Рассмотрим пример, в котором дана блок-схема алгоритма с наперед неизвестным количеством проходов. Для этого следует решить задачу – указать наименьшее число членов ряда натуральных чисел, сумма которых превышает число К. Такая блок-схема алгоритма состоит из восьми символов. Вначале вводим значение числа К (№2).
Затем в блоке 3 переменная П получает значение «единица», это значит, что с него начнется отсчет натуральных чисел. А накопительная сумма С в начале получает значение «нуль». Далее управление передается в пятый блок, где происходит выполнение команды: С=С+П.
То есть происходит суммирование значений ячеек С и П, и результат перезаписывается в С. После сложения первого члена данной последовательности в блоке №6 осуществляется проверка условия – не превышает ли сумма заданное число К? Если условие не выполнено, тогда управление передается четвертому блоку, где к переменной П прибавляется единица и осуществляется переход снова к блоку №5. Данная процедура будет происходить до тех пор, пока не выполнится условие: С>К, то есть накапливаемая сумма превысит заданное значение. Переменная П является счетчиком цикла. Далее происходит переход к блоку №7, где отпечатываются результаты работы.
Алгоритмы, содержащие структуры вложенных циклов
Часто при алгоритмическом решении поставленной задачи возникает потребность создания цикла, который содержит в своем теле другой цикл. Это считается нормой. Такие элементы называют структурами вложенных циклов. Их порядок может быть достаточно большим. Он определяется методом, благодаря которому достигается решение необходимой задачи.
Например, при обработке одномерного массива, как правило, строится блок-схема алгоритма без вложения циклов. И тем не менее в ряде случаев при решении подобных задач возникает необходимость выбора именно такого варианта решения. Следует отметить, что все вложенные циклы, включая первый (наружный), должны содержать счетчики с разными именами. Вне пределов своего цикла они могут использоваться в качестве обычных переменных.
Вспомогательные алгоритмы
Блок схемой программы является алгоритм представленный
Ключевое отличие — алгоритм против блок-схемы
Для решения проблемы может быть много способов. Порядок решения проблемы может меняться от одного к другому. В информатике алгоритм — это последовательность шагов для решения проблемы. Алгоритмы могут быть написаны двумя способами, такими как блок-схема или псевдокод. Блок-схема дает графическое представление алгоритма с использованием символов.
Псевдокод использует естественный язык или компактную математическую нотацию для написания алгоритмов. В этой статье обсуждается разница между алгоритмом и блок-схемой. В ключевое отличие между алгоритмом и блок-схемой заключается в том, что алгоритм — это пошаговая процедура для решения данной проблемы, а блок-схема — это диаграмма, которая используется для представления алгоритма.
1. Обзор и основные отличия
2. Что такое алгоритм
3. Что такое блок-схема
4. Сходства между алгоритмом и блок-схемой
5. Параллельное сравнение — алгоритм и блок-схема в табличной форме
6. Резюме
Что такое алгоритм?
Каждая задача выполняется по алгоритму. Если возникает вопрос, например, как войти в учетную запись Facebook, последовательность будет следующей. Сначала пользователь должен открыть браузер. Затем он должен ввести правильный URL. После перехода на страницу Facebook он должен ввести правильный адрес электронной почты и пароль.
Наконец, пользователь должен нажать кнопку входа в систему. Если предоставленные имя пользователя и пароль верны, он может открыть учетную запись Facebook. Точно так же у каждой задачи есть последовательность шагов, которым нужно следовать. В вычислительной технике этот механизм известен как алгоритм. Алгоритм не может быть определен без объяснения процедуры.
Процедура — это конечная последовательность инструкций, каждая из которых может быть выполнена за конечный промежуток времени. Следовательно, алгоритм — это пошаговая процедура решения данной проблемы. Когда необходимо решить сложную проблему, ее можно разделить на небольшие подзадачи. Написание алгоритмов для каждой подзадачи называется под-алгоритмом.
Алгоритм сложения двух чисел следующий.
- Инициализировать сумму = 0
- Введите число1, число2
- Сложите их и сохраните результат в сумме.
- Напечатать сумму
Эта последовательность шагов в алгоритме с использованием простого английского языка для сложения двух чисел.
Алгоритм нахождения суммы пяти чисел следующий.
- Инициализировать sum = 0 и count = 0
- Введите номер
- Найдите сумму + число и присвойте новое значение суммированию и увеличьте счет на единицу.
- Количество
Это последовательность шагов в алгоритме с использованием простого английского языка, чтобы найти сумму пяти чисел. Некоторыми примерами алгоритмов являются алгоритмы поиска и алгоритмы сортировки. Алгоритмы поиска используются для поиска элемента в структуре данных. Алгоритмы сортировки могут сортировать элементы в определенном порядке.
Что такое блок-схема?
Блок-схема — это диаграмма, представляющая алгоритм. Алгоритм можно записать с помощью блок-схемы. Это не язык программирования. Это графическое представление написания алгоритма. На блок-схеме есть несколько символов. Овальная форма обозначает начало и конец программы. Символ ромба обозначает операции ввода и вывода.
Например, программа может запрашивать ввод данных пользователем. В противном случае он мог бы напечатать ответ на экране в качестве вывода. Процесс представлен в виде прямоугольника. Он представляет собой инициализацию переменных и вычисления. Это могут быть ситуации с решениями.
Прохождение одного пути может дать истину, а другой путь — ложь. В такой ситуации используется символ ромба. Это проверить истинность или ложь. Маленький кружок называется соединителем. Он используется для соединения разрывов в блок-схеме. Последовательность от одного шага к другому представлена клавишей со стрелкой.
Блок-схема для вычисления суммы двух чисел выглядит следующим образом. Цифры 2 и 3.
На приведенной ниже диаграмме показана блок-схема для вычисления суммы 10 чисел.
При рисовании блок-схемы необходимо соблюдать некоторые правила. Схема должна быть нарисована сверху вниз. Все блок-схемы должны начинаться со стартового символа, а все поля должны быть соединены стрелкой. Символы решения имеют две точки выхода: истинное или ложное. Эти факты следует учитывать при составлении блок-схемы.
В чем сходство между алгоритмом и блок-схемой?
- Оба полезны для решения проблемы.
- Оба могут использовать естественный язык или компактные математические обозначения.
В чем разница между алгоритмом и блок-схемой?
Алгоритм против блок-схемы
Резюме -Алгоритм против блок-схемы
В этой статье обсуждалась разница между алгоритмом и блок-схемой. Разница между алгоритмом и блок-схемой заключается в том, что алгоритм — это пошаговая процедура для решения данной проблемы, а блок-схема — это диаграмма, представляющая алгоритм. Алгоритм предназначен для решения данной проблемы. Для решения проблемы может быть несколько подходов.
Важно проанализировать каждое решение и реализовать лучшее решение. Алгоритмы можно визуализировать с помощью блок-схемы. При анализе алгоритма также учитывается время работы и необходимое пространство.
Скачать PDF-файл алгоритма и блок-схемы
Вы можете загрузить PDF-версию этой статьи и использовать ее в автономных целях в соответствии с примечанием к цитированию. Пожалуйста, скачайте PDF-версию здесь: Разница между алгоритмом и блок-схемой
Источник: ru.strephonsays.com