Основные сведения об алгоритмах
Алгоритм – это формальное предписание, однозначно определяющее содержание и последовательность операций, переводящих совокупность исходных данных в искомый результат – решение задачи.
Иначе говоря, алгоритм – это набор понятных исполнителю инструкций (команд), точное выполнение которых приводит к достижению требуемого результата.
Алгоритмы имеют определенную форму записи. При составлении сложных алгоритмов, которые используются в программировании, чаще всего используется графическая форма записи. На неё введены соответствующие стандарты: «ГОСТ 19.003-80. Схемы алгоритмов и программ. Обозначения условные графические» и «ГОСТ 19.701-90. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения».
Линии, указывающие последовательность перехода от блока к блоку, называемые линиями потока, и линии контуров блоков должны иметь одинаковую толщину. Основное направление потока информации идет сверху вниз и слева направо, здесь стрелки на линиях можно не указывать. В остальных случаях наличие стрелок обязательно. Отношение ширины и высоты блока строго регламентировано и обычно составляет 3 к 2 (b к a, если не указано отдельно, т.к. некоторые блоки имеют половинную высоту).
Приведем самые основные блоки, которые будут использоваться в лабораторных работах.
Вычислительный блок, Процесс, изображаемый прямоугольником с входящей и исходящей стрелками (рис.1.1). В блоке указывается (с различной степенью детализации) последовательность реализуемых действий.
Рис.1.1. Блок Процесс.
Блоки ввода и вывода информации, Ввод-вывод, изображаются параллелограммом с входящей и исходящей стрелками. Это относится к любым носителям информации (рис.1.2). В блоке указываются вводимые или выводимые данные.
Рис.1.2. Блок Ввод-вывод.
Блок начала программы, Пуск, представляет собой овал с выходящей из него линией. В овале может быть приведена вспомогательная или поясняющая информация. Аналогично блок окончания программы, Останов, иначе называемый Терминатор (рис.1.3).
Рис.1.3. Блок Пуск-останов.
Логический блок, Решение, изображаемый в виде ромба с одной входящей и двумя или несколькими выходящими стрелками (рис.1.4). Внутри ромба помещается текст логического вопроса, допускающего или двоичный ответ (да/нет), или несколько вариантов выбора. В любом случае над стрелками пишутся условия прохождения по этой ветви.
рис.1.4 Блок Решение.
Специально для отображения циклических структур введен блок заголовка цикла, Модификация, после которого идут блоки внутрицикловых операций (рис.1.5). С последнего блока линия потока должна возвращаться на заголовок цикла. Вторая линия из блока выходит по условию окончания цикла.
Рис.1.5. Блок Модификация.
Для более наглядного представления можно использовать блок, состоящий из двух фигур, который аналогичен блоку Модификация, Граница цикла (рис. 1.6)
Рис.1.6. Блок Граница цикла.
Если модуль или подпрограмма составлены и описаны отдельно, то используется блок Предопределенный процесс (рис.1.7). В нем указывается название подпрограммы или программного модуля.
Рис.1.7. Блок Предопределенный процесс.
Для пояснения отдельных блоков, их групп и линий потока используются комментарии (рис.1.8). Они записываются справа от блоков и соединяются с ними пунктирной линией. В комментариях может находиться любая поясняющая информация.
Рис.1.8. Комментарий.
8. При большом количестве блоков или линий связи линии потока можно прерывать, используя Соединители (рис.1.9), изображаемые в виде круга. Внутри круга ставятся цифры или комбинации букв и цифр, но одинаковые в начале и в конце обрыва линии потока.
Рис.1.9. Соединители.
Использование этих блоков позволяет наглядно представить алгоритм вычислений. Всего же ГОСТы устанавливают для изображения схем алгоритмов и программ 42 символа. Из них 30 – обязательных, а 12 – рекомендуемых.
Примеры блок-схем приводятся в некоторых заданиях.
После того, как составлена блок-схема алгоритма, можно писать программу на любом языке программирования, подходящем для данной области. Для научно-технических задач это такие языки, как Паскаль, Си++, Си#, Бейсик, РНР и другие. В данном курсе используется язык программирования Паскаль для IBM-совместимых компьютеров (точнее, его объектно-ориентированная реализация Object Pascal).