Лабораторная работа № 1 разработка схем алгоритмов

Цель работы – знакомство с типами алгоритмов и правилами разработки схем алгоритмов.

Источники: [1, с. 5-10 ], [2, с. 17-29].

Краткая теория Этапы решения задач на эвм

Решение задач на ЭВМ – сложный процесс, состоящий из следующих этапов.

1. Постановка задачи. Уяснение проблемы, определение целей решения и области применения результатов. На этом этапе при разработке больших программных систем составляется техническое задание.

2. Математическое описание. Выбор математических методов и моделей, запись формул, обеспечивающих решение задачи. Составление плана решения.

3. Программирование задачи. Оно состоит из cледующих частей:

– графическое изображение метода решения (составление схемы алгоритма);

– написание программы на языке программирования (кодирование).

4. Отладка программы. Выявление ошибок (кодирования и методов решения), проверка правильности результатов на тестовых данных.

5. Эксплуатация и сопровождение разработанной программы.

Из этих этапов наиболее сложными являются первые два, а наиболее трудоемким – четвертый. Все они сопровождаются соответствующей документацией, состав которой определяется стандартами.

Определение алгоритма и способы его описания

Алгоритм – это точная последовательность предписаний о выполнении в определенном порядке некоторых операций, приводящих к решению задачи для всех возможных вариантов исходных данных некоторого класса.

Свойства алгоритма:

1) определенность – точность предписаний и однозначность результата;

2) массовость – алгоритм ориентирован на класс исходных данных, например на решение системы уравнений при любых исходных данных;

3) дискретность – деление процесса решения на этапы, понятные исполнителю алгоритма;

4) результативность – результат должен быть обязательно. Даже если его нет, должно быть сообщение об этом;

5) конечность – при любых исходных данных за конечное количество шагов должен быть достигнут логический конец алгоритма.

Способы описания алгоритмов:

1) словесный – описание действий, которые должны привести к решению задачи, например построение треугольника по трем его сторонам;

2) математический – в виде формул; например формула для нахождения корней квадратного уравнения;

3) графический – в виде схемы алгоритма;

4) на языке программирования – код программы.

Правила оформления схем алгоритмов

Схемы алгоритмов и программ входят в состав программной документации и оформляются в соответствии с ГОСТ 19.701-90 (ИСО 5807-85) «Схемы алгоритмов, программ, данных и систем» (взамен ГОСТ 19.002-80, 19.003-80). При этом используются условные графические обозначения (УГО). Символы УГО (блоки) вписываются в прямоугольник – основной элемент схем алгоритмов (рис. 1.1) . Стороны прямоугольника имеют следующие размеры:

a = 10, 15, 20 и т.д. через 5 мм, b = 1,5а или b = 2a.

Рис. 1.1

Схема алгоритма представляет собой совокупность символов (блоков) УГО, соединенных линиями связи. В табл. 1.1 приведены блоки для изображения схем алгоритмов.

Таблица 1.1

Наименование	Обозначение	Действие
Процесс		Выполнение любых операций по обработке данных, например, вычислений по формуле
Ввод – вывод		Ввод-вывод данных. Внутри блока – список ввода, список вывода
Дисплей		Представление данных на дисплее при выводе. Внутри записывают имена выводимых переменных

Продолжение табл. 1.1

Наименование	Обозначение	Действие
Документ		Вывод данных на бумажный носитель. Внутри записывают имена выводимых переменных
Решение		Выбор направления выполнения алгоритма в зависимости от условия
Много-альтернативный выбор		Выбор направления выполнения алгоритма в зависимости от условия
Циклы с пред- и постусловием (While, Do-While (Repeat))		Производится выполнение последовательности операторов с возможной предварительной или последующей проверкой истинности выражения (условия)
Цикл с заданным количеством повторений (For)		Для параметра цикла от начального до конечного значения с заданным шагом повторяется последовательность операторов
Пуск – останов

Окончание табл. 1.1

Наименование	Обозначение	Действие
Соединитель		Связь между прерванными линиями схемы
Комментарий		Указываются комментарии, которые невозможно поместить в блок

В качестве примера простейшей схемы алгоритма можно рассмотреть рис. 1.2.

Рис. 1.2

Все линии на схеме (контуры элементов и соединения) имеют одинаковую толщину. Схема начинается с блока «Начало» и заканчивается блоком «Конец». Для каждого элемента схемы должно выполняться условие: существует, по крайней мере, один путь от блока «Начало» до блока «Конец», проходящий через этот элемент.

При проведении линий связи между блоками допустимо не ставить стрелки, если информация передается слева направо или сверху вниз без единого излома. В остальных случаях стрелки должны быть поставлены в конце линии связи. Рекомендуется входную линию подводить к верхней стороне блока, а выходную отводить от нижней стороны. Допустимо входную линию подводить к левой стороне блока, а выходную отводить от правой стороны. Не должно быть изменения направления внутри блока.

Программная документация должна содержать не только схемы алгоритмов, но и их описание. При этом могут описываться действия, выполняемые отдельными блоками или группами блоков. Для удобства ссылок элементы схем могут нумероваться. При этом блоки «Начало» и «Конец» не нумеруются.