Графический способ записи алгоритмов

Система качества

Методические указания и задания на выполнение типового расчета
«Алгоритмы и блок-схемы»

«1 семестр

< Б.2 Информатика >

Направление подготовки	<270800 Строительство >
Профиль подготовки	< Городское и строительство и хозяйство >
Квалификация (степень) выпускника	<бакалавр >
Форма обучения	<очная>

Волжский, 2012

ПОНЯТИЕ АЛГОРИТМА

Алгоритм - это одно из основных понятий математики и информатики. Более 1000 лет назад в Багдаде, крупном научном центре Востока, жил абд Джафар Мужамед ибн Муса аль-Хорезми. Ему принадлежит книга по математике, которая в течение нескольких столетий пользовалась широкой популярностью. В ней Аль-Хорезми сформулировал правила выполнения четырёх арифметических действий над многозначными числами.

При переводе на латынь имя автора переделали в Algorithmi (Алгоритми). В книге аль-Хорезми приводились методы решения разных задач. Ссылаясь на них, европейцы упоминали: "Так говорил Алгоритми...". Со временем методы решения задач стали называться алгоритмами. В дальнейшем алгоритмом стали называть описание любой последовательности действий, которую следует выполнить для решения поставленной задачи.

Алгоритм - строго упорядоченная последовательность действий, направленная на выполнение поставленной задачи.

Алгоритмы, предназначенные для выполнения компьютерами, обычно называются компьютерными программами, или просто программами. Программа содержит команды на языке, понятном компьютеру. Она сообщает компьютеру, где брать и как надо обрабатывать данные для получения желаемого результата. Все функции компьютера, любое его действие задается программой.

Программа - это алгоритм, представленный на языке, понятном компьютеру.

Свойства алгоритма

Алгоритм должен удовлетворять следующим требованиям:

1. "Понятность" для исполнителя – исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнить.

2. "Дискретность" (прерывность, раздельность)- алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определённых ) шагов (этапов).

3. "Определённость"- каждое правило алгоритма должно быть чётким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

4. "Результативность" (или конечность) состоит в том, что алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

5. "Массовость" - означает, что алгоритм решения задачи разрабатывается в общем, виде, т. е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторого множества, которое называется областью применимости алгоритма. Данное свойство алгоритмов является наиболее важным.

Алгоритм считается правильным, если его выполнение всегда дает правильный результат. Соответственно алгоритм содержит ошибки, если можно указать такие допустимые исходные данные или условия, при которых выполнение алгоритма либо не завершится вообще, либо не будет получено никаких результатов, либо полученные результаты окажутся неправильными.

Способы описания алгоритма

На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

· Словесный способ

· Графический способ

· Псевдокоды

· Программный способ

Словесный способ записи алгоритмов

Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

ПРИМЕР 1: Задача о сортировке шариков

Имеются три урны (белая, черная и полосатая). В полосатой урне находятся белые и черные шарики. Надо из этой урны все черные шарики переложить в черную урну, а белые - в белую. Сортировка производится так: по очереди вынимаются шарики из полосатой урны и в зависимости от цвета кладутся или в черную или в белую урну.

Алгоритм:

1. взять шарик из полосатой урны;

2. если он белый, то опустить в белую урну и перейти к действию 4;

3. если он черный, то опустить в черную урну и перейти к действию 4;

4. если полосатая урна не пуста, то перейти к действию 1;

конец.

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как такие описания:

· строго не формализуемы;

· страдают многословностью записей;

· допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

Графический способ записи алгоритмов

Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным.

При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т. п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа. Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий. В таблице приведены наиболее часто употребляемые символы.

Название символа	Обозначение и пример заполнения	Пояснение
Пуск — остановка		Начало, конец алгоритма, вход и выход в подпрограмму
Ввод — вывод		Обозначает момент ввода данных в ячейки памяти с указанными именами или момент вывода содержимого указанных ячеек на экран монитора или на принтер
Процесс (действие)		Вычислительное действие или их последовательность
Условие (ветвление)		Выбор направления выполнения алгоритма в зависимости от некоторых переменных условий
Цикл		Повторение определенного количества действий
Соединительный		Указание связи между прерванными линиями потока, связывающие символы

Псевдокоды

Псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и другое).

Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.

В псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же как и в формальных языках, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Они, как правило, выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются.

Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций. Примером псевдокода является «школьный алгоритмический язык».

Общий вид алгоритма: