Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Способы описания алгоритмов






МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

на практическое занятие по учебной дисциплине

«Основы программирования»

Тема «Основы алгоритмизации»

 

Томск 2013

 

 

Содержание работы

1. Основные понятия. 2

2. Способы описания алгоритмов. 3

3. Методы проектирования алгоритмов. 9

4. Структурные схемы алгоритмов. 11

5. Этапы подготовки и решения задач на ЭВМ... 16

6. Тест по основам алгоритмизации. 19

7. Практические задания. 20

7.1. Примеры линейного и разветвленного алгоритмов. 20

7.2. Циклические алгоритмы.. 21

 

 


Основные понятия

 

Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от исходных данных к искомому результату.

Алгоритм обладает следующими свойствами (они следуют из определения):

1. определенность (детерминированность) – каждая команда (или предписание) понятна исполнителю (человеку или компьютеру) и исключает неоднозначность исполнения;

2. результативность – реализация вычислительного процесса, предусмотренного алгоритмом, должна через определенное число шагов привести к результату или сообщению о невозможности его получения;

3. массовость – если алгоритм разработан для решения определенной задачи, он должен быть применим для решения задач этого типа при всех допустимых значениях исходных данных;

4. дискретность – пошаговый характер процесса получения результата, состоящий в последовательном выполнении конечного числа заданных алгоритмом действий.

 

Различают следующие простейшие виды алгоритмов:

1. линейный, когда предписания алгоритма выполняются в той последовательности, в которой они представлены в алгоритме;

2. разветвляющийся, когда ход исполнения предписаний может меняться относительно их нахождения в алгоритме в зависимости от значений исходных или промежуточных данных;

3. циклический, когда предписания алгоритма выполняются многократно. В зависимости от характера повторений различают циклические алгоритмы с заданным и незаданным числом повторений (в этом случае такие алгоритмы называют итерационными).

 

 


Способы описания алгоритмов

 

К основным способам описания алгоритмов можно отнести следующие:

1. словесно-формульный;

2. структурный или блок-схемный;

3. с помощью граф-схем;

4. с помощью сетей Петри.

Перед составлением программ чаще всего используются словесно-формульный и блок-схемный способы. Иногда перед составлением программ на низкоуровневых языках программирования типа языка Ассемблера алгоритм программы записывают, пользуясь конструкциями некоторого высокоуровнего языка программирования. Удобно использовать программное описание алгоритмов функционирования сложных программных систем. Так, для описания принципов функционирования ОС использовался Алголоподобный высокоуровневый язык программирования.

При словесно-формульном способе алгоритм записывается в виде текста с формулами по пунктам, определяющим последовательность действий.

Пусть, например, необходимо найти значение следующего выражения:

у = 2а – (х+6).

Словесно-формульным способом алгоритм решения этой задачи может быть записан в следующем виде:

1. Ввести значения а и х.

2. Сложить х и 6.

3. Умножить a на 2.

4. Вычесть из 2а сумму (х+6).

5. Вывести у как результат вычисления выражения.

 

При блок-схемном описании алгоритм изображается геометрическими фигурами (блоками), связанными по управлению линиями (направлениями потока) со стрелками. В блоках записывается последовательность действий.

Данный способ по сравнению с другими способами записи алгоритма имеет ряд преимуществ. Он наиболее нагляден: каждая операция вычислительного процесса изображается отдельной геометрической фигурой. Кроме того, графическое изображение алгоритма наглядно показывает разветвления путей решения задачи в зависимости от различных условий, повторение отдельных этапов вычислительного процесса и Другие детали.

Оформление программ должно соответствовать определенным требованиям. В настоящее время действует единая система программной документации (ЕСПД), которая устанавливает правила разработки, оформления программ и программной документации. В ЕСПД определены и правила оформления блок-схем алгоритмов (ГОСТ 10.002-80 ЕСПД, ГОСТ 10.003-80 ЕСПД).

Операции обработки данных и носители информации изображаются на схеме соответствующими блоками. Большая часть блоков по построению условно вписана в прямоугольник со сторонами а и b. Минимальное значение а = 10 мм, увеличение а производится на число, кратное 5 мм. Размер b=1, 5a. Для отдельных блоков допускается соотношение между а и b, равное 1: 2. В пределах одной схемы рекомендуется изображать блоки одинаковых размеров. Все блоки нумеруются. Виды и назначение основных блоков приведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Условные обозначения блоков схем алгоритмов

Наименование Обозначение Функции
Процесс Выполнение операции или группы операций, в результате которых изменяется значение, форма представления или расположение данных.
Ввод-вывод Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или отображения результатов обработки (вывод).
Решение Выбор направления выполнения алгоритма в зависимости от некоторых переменных условий.
Предопределенный процесс Использование ранее созданных и отдельно написанных программ (подпрограмм).
Документ Вывод данных на бумажный носитель.
Магнитный диск Ввод-вывод данных, носителем которых служит магнитный диск.
Пуск-останов Начало, конец, прерывание процесса обработки данных.
Соединитель Указание связи между прерванными линиями, соединяющими блоки.
Межстраничный соединитель Указание связи между прерванными линиями, соединяющими блоки, расположенные на разных листах.
Комментарий Связь между элементом схемы и пояснением.

 

Тексты, которые записываются в блоки, не регламентируются: они должны отражать выполняемые действия и не быть ориентированными на тот или иной язык программирования. Если текст не помещается в блок, справа или слева к блоку приписывается комментарий, куда и помещается дополнительный текст.

Блоки: процесс, решение, модификация, предопределенный процесс, ввод-вывод, останов имеют единый вход (т.е. входящую линию потока), который располагается вверху блока. Например, для блока «процесс»:

 

 

Блоки: процесс, предопределенный процесс, ввод-вывод, пуск имеют единый выход (т.е. выходящую линию потока), который располагается внизу блока. Например, для блока «процесс»:

 

Блок решение имеет как минимум два выхода, которые подписываются словами ДА и НЕТ, например,

 

Блок модификация имеет выходы и входы (кроме входа в блок) со следующими значениями:

 

 

связь 1 – возврат к началу цикла. Имеет место, когда параметр цикла не превысил своего максимального значения;

связь 2 – вход в тело цикла;

связь 3 – выход из цикла, когда параметр цикла превысил свое максимальное значение.

Вход и выход в блок внутристраничного соединителя допускается в любом месте, например:

 

Вход в блок межстраничного соединителя допускается только сверху, а выход - только снизу, например:

 

Сами линии потока должны отвечать следующим требованиям:

1. должны быть параллельны внешним краям рамки листа;

2. допускается пересечение линий потока или изгиб под углом 90°, например:

3.

4. для обозначения слияния место слияния обозначается точкой, например:

5.

 

6. направление линий потока сверху вниз и слева направо считается основным. В противном случае, направление указывается стрелкой;

7. расстояние между параллельными линиями потока не менее 3 мм, между остальными символами схемы не менее 5 мм.

 

Линии, соединяющие блоки и указывающие последовательность связей между ними, должны проводиться параллельно линиям рамки. Стрелка в конце линии может не ставиться, если линия направлена слева направо или сверху вниз. В блок может входить несколько линий, то есть блок может являться преемником любого числа блоков. Из блока (кроме логического) может выходить только одна линия. Логический блок может иметь в качестве продолжения один из двух блоков, и из него выходят две линии. Если на схеме имеет место слияние линий, то место пересечения выделяется точкой. В случае, когда одна линия подходит к другой и слияние их явно выражено, точку можно не ставить.

Схему алгоритма следует выполнять как единое целое, однако в случае необходимости допускается обрывать линии, соединяющие блоки.

Если при обрыве линии продолжение схемы находится на этом же листе, то на одном и другом конце линии изображается специальный символ соединитель — окружность диаметром 0, 5 а. Внутри парных окружностей указывается один и тот же идентификатор. В качестве идентификатора, как правило, используется порядковый номер блока, к которому направлена соединительная линия.

Если схема занимает более одного листа, то в случае разрыва линии вместо окружности используется межстраничный соединитель. Внутри каждого, соединителя указывается адрес — откуда и куда направлена соединительная линия. Адрес записывается в две строки: в первой указывается номер листа, во второй — порядковый номер блока.

Блок-схема должна содержать все разветвления, циклы и обращения к подпрограммам, содержащиеся в программе.

 







© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.