Реферат Алгоритми і блок-схеми
Алгоритм та її властивості
Рішення завдань за комп'ютером грунтується на понятті алгоритму. Алгоритм – це точне розпорядження, що б обчислювальний процес, який відварьируемих початкових даних до вихідному результату.
Алгоритм означає точне опис деякого процесу, інструкцію з його виконання. Розробка алгоритму є і трудомісткий процес.Алгоритмизация – це техніка розробки (складання) алгоритму вирішення завдань на ЕОМ.
Образотворчі кошти на описи (уявлення) алгоритму
Для записи алгоритму виконання завдання застосовуються такі образотворчі методи їхнього уявлення:
>Словесно-формульное опис
>Блок-схема (схема графічних символів)
>Алгоритмические мови
>Операторние схеми
>Псевдокод
Для записи алгоритму існує загальна методика:
Кожен алгоритм повинен мати ім'я, яке розкриває його зміст.
Необхідно позначити початок і поклала край алгоритму.
Описати вхідні і вихідних даних.
Вказати команди, що дозволяють виконувати певні дії над виділеними даними
Загальний вид алгоритму
Алгоритм:
Назва алгоритму
Опис даних
Початок
Команди
Кінець
>Формульно-словесний спосіб записи алгоритму характеризується тим, що описування здійснюється з допомогою слів і формул. Зміст послідовності етапів виконання алгоритмів записується природному професійному мові предметної області у довільній формі.
>Графический спосіб описи алгоритму (блок - схема) отримав саме стала вельми поширеною. Для графічного описи алгоритмів використовуються схеми алгоритмів чи блочні символи (блоки), які з'єднуються між собою лініями зв'язку.
Кожен етап обчислювального процесу представляється геометричними постатями (блоками). Вони діляться на арифметичні чи обчислювальні (прямокутник), логічні (ромб) і блоки виводу-введення-висновку даних (паралелограм).
Схеми алгоритмів:
Порядок виконання етапів вказується стрілками, з'єднуючими блоки.Геометрические постаті розміщуються згори донизу й зліва на право.Нумерация блоків виробляється у порядку розміщення у схемі.
>Алгоритмические мови - цього спеціального засіб, призначене для записи алгоритмів в аналітичному вигляді.Алгоритмические мови близькі до математичнимвиражениям і до природних мовам. Кожен алгоритмічний мову має власний словник. Алгоритм, записаний наалгоритмическом мові, виконується по суворим правилам цього конкретного мови.
>Операторние схеми алгоритмів. Стисло суть цього засобу опису алгоритму у тому, кожен оператор позначається буквою (наприклад, А – арифметичний оператор, Р – логічний оператор тощо.).
Оператори записуються зліва-направо в послідовності їх виконання, причому, кожен оператор має індекс, який би порядковий номер оператора. Алгоритм записується до однієї рядок як послідовності операторів.
>Псевдокод – система команд абстрактної машини. Такий спосіб записи алгоритму з допомогою операторів близьких доалгоритмическим мовам.
Принципи розробки алгоритмів і програм
Типи алгоритмічних процесів
За структурою виконання алгоритми і програми діляться втричі виду:
Лінійні
Розгалужені
Циклічні
Лінійний алгоритм (лінійна структура) – це таке алгоритм, де всі дії виконуються послідовно друг за ще й лише одне раз. Схема є послідовність блоків, які розташовуються згори донизу гаразд їх виконання. Первинні і проміжні дані не впливають на напрям процесу обчислення.
Алгоритмиразветвляющейся структури
Насправді часто зустрічаються завдання, яких у залежність від початкових умов чи проміжних результатів необхідні обчислення з одних або іншими формулам.
Такі завдання можна описати з допомогою алгоритмівразветвляющейся структури. У цих алгоритми вибір напрями продовження обчислення здійснюється за підсумкам перевірки заданого умови. Розгалужені процеси описуються операторомIF (умова).
Циклічні обчислювальні процеси
Аби вирішити багатьох завдань характерно багаторазове повторення окремих ділянок обчислень. Для таких завдань застосовуються алгоритми циклічною структури (циклічні алгоритми). Цикл – послідовність команд, яка повторюється до того часу, поки що не виконано заданий умова.Циклическое опис багаторазово повторюваних процесів істотно знижує трудомісткість написання програм.
Є дві схеми циклічних обчислювальних процесів.
Особливістю першої схеми і те, що перевірку умови виходу з добірки проводиться до виконання тіла циклу. У разі, якщо умова виходу з добірки виконується, то тіло циклу не виконується ніколи.
Особливістю другий схеми і те, що цикл виконується бодай одного разу, оскільки перша перевірка умови виходу з добірки здійснюється по тому, як тіло циклу виконано.
Існують цикли з заздалегідь відомим числом повторень іитерационние цикли. При ітераційному циклі вихід із тіла циклу, зазвичай, відбувається за досягненні заданої точності обчислення.
Мови програмування
Мови програмування – це штучні мови записи алгоритмів виспівати їх у ЕОМ. Програмування (кодування) - складання програми з заданому алгоритму.
Класифікація мов програмування. Загалом, мови програмування діляться на дві групи:операторние і функціональні. До функціональним ставлятьсяЛИСП, ПРОЛОГ тощо.
>Операторние мови діляться на процедурні інепроцедурние (>Smalltalk,QBE). Процедурні діляться намашино - орієнтовані імашино – незалежні.
Домашино – орієнтованим мовам ставляться: машинні мови,автокоди, мови символічного кодування,ассемблери.
Домашино – незалежним мовам ставляться:
Процедурно – орієнтовані (Паскаль, Фортран та інших.)
>Проблемно – орієнтовані (>ЛИСП та інших.)
>Объектно-ориентированние (Сі++,VisualBasic, Java та інших.)
Кошти і правил побудови блок-схем
>Блок-схема є формою уявлення алгоритму з допомогою графічних символів. Графічні символи, їх розміри, і навіть правила побудови блок-схем визначено державними стандартами. Розглянемо часто вжиті графічні символи (повний перелік включає 42 символу).
Процес. Виконання операції чи групи операцій, у результаті змінюється значення, форма уявлення чи розташування даних.
Усередині символу або ж вигляді коментарю природному мові або у вигляді формули записуються дії, які виробляються і під час операції чи групи операцій.
Рішення. Вибір напрямку виконання алгоритму чи програми залежно від деяких змінних умов.
Символ використовується для зображення уніфікованих структур:
>РАЗВИЛКАПОЛНАЯ
>РАЗВИЛКАНЕПОЛНАЯ
ВИБІР
>ЦИКЛ-ДО
>ЦИКЛ-ПОКА
>Модификация. Виконання операцій, змінюють команди чи групу команд, змінюють програму.
Символ використовується для зображення уніфікованої структури ЦИКЛ ЗПАРАМЕТРОМ. Усередині символу записується параметр циклу із зазначенням початкового й кінцевого значень, і навіть крок зміни циклу, якщо він дорівнює одиниці.
>Предопределенний процес. Використання раніше створених і окремо описаних алгоритмів чи програм (процедур, функцій, програмнихмодулей).Символ служить для вказівки звернення до процедурам, функцій, програмним модулями.
Ручний введення. Введення даних оператором у процес обробки з допомогою устрою, безпосередньо сполученого з комп'ютером (наприклад, клавіатура).
>Дисплей. Введення - висновок даних у разі, якщо безпосередньо залучена до процесору пристрій відтворює дані і дозволяє оператору вносити зміни у процесі їх опрацювання.
Документ. Введення - висновок даних, носієм яких є служить папір.
Лінія потоку. Вказівка послідовності перетинів поміж символами.
Перерахуємо деякі правила зображення ліній потоку:
1) лінії потоку би мало бути рівнобіжні лініях зовнішньої рамкиблок-схеми (кордонів аркуша, у якому зображено блок-схема);
2) напрям лінії потоку згори донизу й зліва направо приймається за її основне і стрілками не позначається, у решті випадках напрям лінії потоку позначається стрілками;
3) зміна лінії потоку виробляється з точки 90 градусів.
>Соединитель. Вказівка зв'язок між перерваними лініями потоку,связивающими символи. Якщо блок-схема складається з кількох частин, розташованих в одній сторінці, то лінія потоку частині закінчується символомСОЕДИНИТЕЛЬ, а лінія потоку на продовженніблок-схеми починається від цього ж символу. Усередині символівСОЕДИНИТЕЛЬ ставляться однакові порядкові номери, відповідні розірваної лінії потоку.
>Межстраничнийсоединитель. Вказівка зв'язок між роз'єднаними частинами схем алгоритмів і програм, розташованих різними аркушах.
Цей символ служить тим ж цілей, як ісоединитель, але за розташуванні частинблок-схеми різними сторінках.
Пуск - громовідвід. Початок, кінець, переривання процесу обробки даних чи виконання програми.
Коментар. Зв'язок між елементами схеми і поясненнями.
Дозволяє включати у блок-схему пояснення, формули і той інформацію.
Розміри символів повинні задовольняти співвідношенню b =1.5a (a і b вказані на рис. 1). А на цьому малюнку показаний досвід використання символу КОМЕНТАР.
>Рис. 1. Фрагментблок-схеми
Кожному символу наблок-схеме присвоюється порядковий номер. Наприклад на рис. 1 символу ПРОЦЕС присвоєно порядковий номер 4.
>Блок-схеми - це те частина документації до програми, що завжди є у надлишку. Тим більше що багато програм взагалі потребуютьблок-схемах і творець зовсім деякі їх вимагають довше аркуша таких.
>Блок-схеми показують структуру розгалуження програми тільки одного її аспекті. Але ця структура видно досить чітко, лише коли вся блок-схема поміщається в одній сторінці, і про неї дуже важко давалися хороше уявлення, якщо блок-схема розташований кількох аркушах, пов'язаних разомнумерованними стрілками.
>Блок-схема, помещающаяся в одній сторінці, для великий програми з суті перетворюються на спільний план програми, перелік її основних етапів чи блоків, як і така, вона вельми зручне. На рис. 15.1 показаний такий граф підпорядкованості підпрограм.
Звісно, такий граф і слід стандартам блок-схем, і потребує них. Всі ці правила щодо виду елементів, стрілок, порядку нумерації тощо. буд. потрібні лише тим, щоб було зрозуміти докладніблок-схеми.