Блокова схема, когато има функция. Основни елементи на блок-схемата

Когато разглеждаме цикличен алгоритъм, трябва да се подчертаят няколко концепции.

Тяло на примкае набор от инструкции, предназначени да бъдат изпълнявани многократно.

Повторениее единично изпълнение на тялото на цикъла.

Цикълна променливае количество, което се променя при всяка итерация на цикъла.

Всеки цикъл трябва да съдържа следните задължителни елементи:

1. първоначална настройка на променливата на цикъла,
2. проверка на състоянието,
3. изпълнение на тялото на цикъла,
4. промяна на променливата на цикъла.

Има два вида цикли – с предусловие и с постусловие. IN цикъл с предварително условиеПърво се проверява условието за влизане в цикъла и след това тялото на цикъла се изпълнява, ако условието е вярно. Цикъл с предварително условие е показан на фиг. 2.9. Цикъл на предварително условие може също да бъде зададен с помощта на брояч. Това е удобно в случаите, когато броят на повторенията е известен точно. Като цяло, по-долу е представена блокова диаграма, която реализира цикъл с предварително условие. Първо се задава първоначалната стойност на променливата на цикъла, след това условието за влизане в цикъла, тялото на цикъла и промяната в променливата на цикъла. От цикъла се излиза, когато условието за влизане в цикъла е проверено, когато не е изпълнено, т.е. условието е невярно. Цикъл с предварително условие може никога да не бъде изпълнен, ако при първата проверка на условието за влизане в цикъл то се окаже невярно.

Ориз. 2.9.

IN цикъл с постусловиеПърво се изпълнява тялото на цикъла и след това се проверява условието. Цикличният алгоритъм с постусловие е показан на фиг. 2.10.

Ако условието е вярно, тогава итерацията се повтаря, но ако е невярно, тогава цикълът се излиза. За разлика от цикъл с предусловие, всеки цикъл с постусловие винаги ще бъде изпълнен поне веднъж.

Забележка. Както се вижда от представените блокови диаграми за цикли с предусловие и постусловие, условието се записва вътре в блока на условието (ромбовидна форма), както при алгоритъма за разклоняване. Основната разлика между разклонените и цикличните алгоритми, когато са реализирани графично, е, че в цикличния алгоритъм задължително има стрелка, която върви нагоре. Именно тази стрелка гарантира, че тялото на цикъла се повтаря многократно.

Нека дадем най-простите примери, съответстващи на цикличния алгоритъм.

Пример 7. Вася се обажда на Петя, но линията на Петя може да е заета. Начертайте блок-схема на действията на Вася в този случай.

Решение. Когато телефонната линия е заета, трябва да набирате номера отново и отново, докато Петя приключи предишния разговор и телефонната линия отново се освободи. Блоковата схема е показана на фиг. 2.11.

Тук тялото на цикъла се състои от едно действие „Наберете номера на Петя“, т.к Това е действието, което трябва да се повтори, докато линията е заета. Повтарянето на един цикъл означава нов опит за достигане до Петя. Тук няма променлива за цикъл като такава, защото Ситуацията е взета от живота. Цикълът излиза в момента, в който условието „Петя е заета” стане невярно, т.е. Телефонната линия е безплатна - всъщност вече няма нужда да набирате номера на Петя. В този пример се използва цикъл с постусловие, защото Първо трябва да наберете номера на Петя, защото иначе не можем да отговорим на въпроса дали линията на Петя е заета.

Пример 8. Ученик трябва да закупи учебник. Създайте блок-схема, описваща какво трябва да направи ученикът, ако учебникът не е наличен в няколко магазина.

Решение. Действията на ученика в този пример са очевидни: когато той дойде в първия и всеки следващ магазин, са възможни два варианта - учебникът е наличен или учебникът не се продава. Ако учебникът не се продава, тогава ученикът трябва да отиде в друга книжарница и да поиска този учебник и т.н. до закупуването на учебника, т.к Крайната цел на ученика е да си купи учебник. Ще използваме цикъл с предварително условие, защото Първо трябва да намерите магазин, който предлага този учебник. Цикълът ще работи, докато условието „В този магазин няма учебник“ е вярно и цикълът ще излезе, когато условието стане невярно, т.е. когато ученикът дойде в магазина, в който има този учебник. Действително в този случай ученикът ще си купи необходимия му учебник и повече няма да търси по книжарниците. Резултатът от блоковата диаграма е показан на фиг. 2.12.

Тук тялото на цикъла се състои от едно действие „Намерете друга книжарница“. Няма изрична променлива за цикъл, но можете да означавате номера на магазина, в който ученикът е дошъл отново. Както всеки друг цикъл с предварително условие, този цикъл може никога да не бъде изпълнен (да няма итерации), ако необходимият учебник е в първия магазин.

Забележка. Ако към тази задача добавите условие за избор на учебник с твърди или меки корици, както в пример 5, то ще се появи след излизане от цикъла. Това условие няма да повлияе на изпълнението на цикличния алгоритъм.

Пример 9. Дадени са числа. Известно е, че числото се променя от -10 до 10 на стъпки от 5 и не се променя. Изчислете сбора и разликата на числата и за всички стойности на и .

Решение. За разлика от примери 3 и 6, тук числото се променя от -10 на 10 на стъпки от 5. Това означава, че числото е променлива в цикъл. First равно на -10 – това е първоначалната настройка на променливата на цикъла. След това ще се промени на стъпки от 5 и т.н. докато се достигне стойността 10 - това съответства на промяна в променливата на цикъла. Итерациите трябва да се повтарят, докато условието "" бъде изпълнено. Така че ще приеме следните стойности: -10, -5, 0, 5, 10. Числото няма да бъде циклична променлива, защото и не се променя според условията на проблема. Резултатът от блок-схемата (с предварително условие) е представен в

Блокова схема ще наречем такова графично представяне на алгоритъма, когато отделните действия (или команди) са представени под формата на геометрични фигури - блокове. Вътре в блоковете е посочена информация за действията, които трябва да бъдат извършени. Връзката между блоковете е изобразена с помощта на линии, наречени комуникационни линии, което показва прехвърляне на управление.

Има държавен стандарт, който определя правилата за създаване на блок-схеми. Конфигурацията на блоковете, както и редът за графично проектиране на блокови диаграми, се регулират от GOST 19.701-90 "Схеми на алгоритми и програми". В табл 2.1 показва обозначенията на някои елементи, които ще бъдат напълно достатъчни за изобразяване на алгоритми при изпълнение на студентска работа.

Правила за съставяне на блокови диаграми:

Всяка блок-схема трябва да има блок " Започнете"и един блок" Край».

« Започнете" трябва да бъде свързан към блока " Край» поточни линии по всяко от клоновете, налични в блоковата диаграма.

В блоковата диаграма не трябва да има блокове, с изключение на блока " Край”, от които линията на потока не излиза, както и блокове, от които управлението се прехвърля „никъде”.

Блоковете трябва да бъдат номерирани. Номериранеблоковете се чертаят отгоре надолу и отляво надясно, номерът на блока се поставя горе вляво, в празнината в очертанията му.

Блоковете са свързани помежду си чрез поточни линии, които определят последователността на изпълнение на блока. Линиите на потока трябва да са успоредни на ръбовете на листа. Ако линиите вървятот дясно на ляво илинадолу нагоре , тогава са необходими стрелки в края на реда, в противен случай не е нужно да ги инсталирате.

По отношение на блоковете, линиите могат да бъдат входяща кутияИ излизам. Една и съща поточна линия е изходяща за един блок и входяща за друг.

От блока" Започнете„За разлика от всички други блокове, линията на потока излиза само, тъй като този блок е първият в блоковата схема.

блокирай " Край" има само вход, тъй като е последният блок в блок-схемата.

За по-лесно четене е желателно линията на потока да влиза в блока Process отгоре и да излиза отдолу.

За да се избегне претрупването на блок-схемата със сложни пресичащи се линии, поточните линии могат да бъдат прекъснати. В този случай, на мястото на счупването, те поставят конектори, вътре в който са посочени номерата на свързаните блокове. Не трябва да има прекъсвания в блоковата схема, които не са маркирани с конектори.

За да не претрупвате блока, можете да предоставите информация за данните, обозначения на променливи и др. място в коментаридо блока.

Видове алгоритми

Видът на алгоритъма се определя от характера на проблема, който се решава в съответствие с неговите команди. Има три вида алгоритми: линейни, разклонени, циклични.

Линеен алгоритъм се състои от подредена последователност от действия, независими от стойностите на изходните данни, като всяка команда се изпълнява само веднъж стриктно след командата, която я предхожда.

Това, например, е алгоритъм за изчисляване с помощта на най-простите безалтернативни формули, който няма ограничения за стойностите на променливите, включени в тези формули. Обикновено линейните процеси са част от по-сложен алгоритъм.

разклоняване се наричат ​​алгоритми, в които в зависимост от стойността на някакъв израз или от изпълнението на някакво логическо условие могат да се извършват по-нататъшни действия в една от няколко посоки.

Всяка възможна посока на по-нататъшни действия Наречен клон.

В блоковите диаграми разклоняването се осъществява от специален блок " Решение". Този блок осигурява възможност за два изхода. В самия блок „Решение“ е записано логическо условие, чието изпълнение определя по-нататъшни действия.

Има няколко вида алгоритми за разклоняване.

1. "Околовръстен път" – такъв клон, когато един от клоновете не съдържа нито един оператор, т.е. сякаш заобикаля няколко действия на друг клон.

2. "Разклоняване" – този тип разклоняване, когато всяко разклонение съдържа определен набор от действия.

3. „Многократен избор“ – специален тип разклоняване, когато всеки от няколко разклонения съдържа определен набор от действия. Изборът на посока зависи от стойността на даден израз.

Циклични алгоритмите се използват в случаите, когато е необходимо да се изпълняват многократно повтарящи се изчисления от същия тип. Цикъле последователност от действия, които могат да се извършват многократно, т.е. повече от веднъж.

Има:

цикли с известен брой повторения (или с брояч);

цикли с неизвестен брой повторения (цикли с предусловие и цикли с постусловие).

Във всеки цикъл трябва да има променлива, която контролира изхода от цикъла, т.е. определя броя на повторенията на цикъла.

Последователността от действия, които трябва да се извършат на всеки стъпка на цикъла(т.е. всеки път, когато цикълът се повтаря), се извиква тяло на цикълаили работна част от цикъла.

31.01.2019 17.09.2019 Научете Pascal

И така, след като пропуснахме дългите и досадни похвали на Паскал, които редакторите на много сайтове толкова обичат да публикуват в своите статии, нека да продължим директно към най-основното нещо - програмирането.

В училищата, като правило, изучаването на Паскал започва с решаването на най-простите проблеми чрез съставяне на различни алгоритми или блок-схеми, които мнозина толкова често пренебрегват, смятайки го за безполезни глупости. Но напразно. Аз, като всеки друг човек, който знае поне малко за програмирането (без значение къде - в Pascal, C, Delphi), мога да ви уверя - способността за правилно и бързо изготвяне на диаграми е основата, основата на програмирането.

Блок-схемата е графично представяне на алгоритъм. Състои се от функционални блокове, които изпълняват различни цели (вход/изход, начало/край, извикване на функция и др.).

Има няколко основни типа блокове, които са лесни за запомняне:

Реших да посветя днешния урок не само на изучаването на блок-схеми, но и на изучаването на линейни алгоритми. Както си спомняте, линейният алгоритъм е най-простият тип алгоритъм. Основната му характеристика е, че не съдържа никакви функции. Именно това прави работата с него лесна и приятна.

Тази задача не би трябвало да представлява особена трудност, тъй като се основава на формули за изчисляване на площта и периметъра на правоъгълник, които са добре познати на всички ни, така че няма да се намесваме в извеждането на тези формули.

Нека създадем алгоритъм за решаване на такива проблеми:

1) Прочетете проблема.
2) Запишете променливите, известни и непознати за нас в „дадено“. (В задача № 1 известните променливи включват страните: a, b; неизвестните променливи са площта S и периметърът P)
3) Запомнете или създайте необходимите формули. (Имаме: S=a*b; P=2*(a+b))
4) Направете блокова схема.
5) Напишете решението на езика за програмиране Pascal.

Нека напишем условието в по-сбит вид.

Намерете: S, P

Структурата на програмата, която решава този проблем, също е проста:

• 1) Описание на променливите;
• 2) Въвеждане на стойностите на страните на правоъгълника;
• 3) Изчисляване на площта на правоъгълник;
• 4) Изчисляване на периметъра на правоъгълника;
• 5) Показване на площ и периметър;
• 6) Краят.

И ето го решението:

Програмен правоъгълник; Var a, b, S, P: цяло число; Begin write("Въведете страните на правоъгълника!"); readln(a, b); S:=a*b; P:=2*(a+b); writeln("Площ на правоъгълник: ", S); write("Периметър на правоъгълник: ", P); Край.

Задача #2: Скоростта на първия автомобил е V1 км/ч, на втория – V2 км/ч, разстоянието между тях е S км. Какво ще бъде разстоянието между тях след T часа, ако колите се движат в различни посоки? Стойностите на V1, V2, T и S се задават от клавиатурата.

Извършваме решението отново, следвайки алгоритъма. След като прочетем текста, преминаваме към следващата точка. Както при всички физически или математически проблеми, това е нотация на условията на проблема:

Дадено: V1, V2, S, T
Намерете: S1

Следва най-важната и същевременно най-интересна част от нашето решение - изготвянето на формулите, от които се нуждаем. По правило в началните етапи на обучение всички необходими формули са ни добре познати и са взети от други технически дисциплини (например за намиране на площта на различни фигури, за намиране на скорост, разстояние и др. .).

Формулата, използвана за решаване на нашия проблем, е следната:

Следващата точка от алгоритъма е блокова диаграма:

А също и решението, написано на Pascal:

Разпространение на програмата; Var V1, V2, S, T, S1: цяло число; (Въведете ) begin write("Въведете скоростта на първата кола: "); четене (V1); write("Въведете скоростта на втората кола: "); четене (V2); write("Въведете час: "); четене(T); write("Въведете разстоянието между колите: "); четене(S); S1:=(V1+V2)*T+S; writeln("През ", t,"h. разстояние ", S1," км."); Край.

Може да мислите, че тези две програми са правилни, но не са. В крайна сметка страната на триъгълника може да е 4,5, а не 4 и скоростта на колата не е задължително кръгло число! И Integer е само цели числа. Следователно, когато се опитам да напиша други числа във втората програма, се появява грешка:

За да разрешите този проблем, трябва да запомните какъв тип в Pascal е отговорен за нецелите числа. В разгледахме основните типове. Така че, това е истински тип - Real. Ето как изглежда коригираната програма:

Както можете да видите, тази статия е полезно четиво както за начинаещи, така и за по-опитни потребители на Pascal, тъй като съставянето на блок-схеми е не само много просто и бързо, но и много вълнуващо.

Схема — това е абстракция на процес или система, която ясно показва най-важните части. Схемите са широко използвани от древни времена до наши дни - чертежи на древни пирамиди, карти на земите, електрически схеми. Очевидно древните мореплаватели са искали да обменят карти и затова са разработили единна система от обозначения и правила за тяхното прилагане. Подобни споразумения са разработени за изобразяване на алгоритмични диаграми и са заложени в GOST и международните стандарти.

Работи на територията на Руската федерация единна система за програмна документация (USPD), част от която е Държавният стандарт - GOST 19.701-90 „Алгоритъмни диаграми за програми, данни и системи“. Въпреки факта, че нотациите, описани в стандарта, могат да се използват за изобразяване на диаграми на системни ресурси, диаграми на програмно взаимодействие и т.н., тази статия описва само разработването на диаграми на програмен алгоритъм.

Разглежданият GOST почти напълно отговаря на международния стандарт ISO 5807:1985.

Елементи на блок-схемата на алгоритъма

Блоковата диаграма е набор от символи, съответстващи на етапите на алгоритъма и линиите, които ги свързват. Пунктирана линияизползва се за свързване на символ с коментар. плътна линияотразява контролните зависимости между символите и може да бъде снабден със стрелка. Стрелката може да не се показва, когато дъгата е насочена отляво надясно и отгоре надолу. Съгласно клауза 4.2.4, линиите трябва да се доближават до символа отляво или отгоре и да идват отдолу или отдясно.

Има и други видове линии, използвани например за изобразяване на блокови диаграми на паралелни алгоритми, но те, както и редица специфични символи, не са разгледани в настоящата статия. Разглеждат се само основни символи, които винаги са достатъчни за учениците.

Примери за блокови схеми

Като примери са изградени блокови диаграми на много прости алгоритми за сортиране, като се набляга на различни изпълнения на цикъл, т.к. В тази част учениците правят най-много грешки.

Сортиране на вмъкване

Масив в алгоритъма сортиране на вмъкванеразделени на сортирани и все още необработени части. Първоначално сортираната част се състои от един елемент и постепенно се увеличава.

На всяка стъпка от алгоритъма първият елемент от необработената част на масива се избира и вмъква в сортираната част, така че да се запази необходимият ред на елементите. Вмъкването може да се извърши както в края на масива, така и в средата. Когато вмъквате в средата, трябва да преместите всички елементи, разположени „вдясно“ от позицията на вмъкване, един елемент вдясно. Алгоритъмът използва два цикъла - в първия се избират елементи от необработената част, а във втория се извършва вмъкване.

Блоковата диаграма по-долу използва символ на разклонение за организиране на цикъла. В главния цикъл (т.е< n) Преминава през елементите на необработената част на масива. Ако всички елементи са обработени, алгоритъмът приключва; в противен случай се търси позиция за вмъкване аз-товаелемент. Търсената позиция ще бъде съхранена в променливата j в резултат на изпълнение на вътрешен цикъл, който измества елементи, докато се намери елемент, чиято стойност е по-малка аз-това.

На блокова схемапоказва как може да се използва символът за преход - той може да се използва не само за свързване на части от вериги, разположени на различни листове, но и за намаляване на броя на линиите. В някои случаи това ви позволява да избегнете пресичане на линии и прави алгоритъма по-лесен за разбиране.

Сортиране на мехурчета

Сортиране на мехурчета, като сортиране на вмъкване, използва два цикъла. Във вложен цикъл се извършва сравняване по двойки на елементи и, ако редът им е нарушен, се извършва пренареждане. В резултат на изпълнение на една итерация на вътрешния цикъл, максималният елемент гарантирано ще бъде изместен в края на масива. Външният цикъл се изпълнява, докато целият масив бъде сортиран.

Блоковата диаграма показва използването на символите за начален и краен цикъл. Условието на външния цикъл (A) се проверява в края ( с постусловие), работи толкова дълго, колкото променливата hasSwappedима значението вярно.Вътрешният цикъл използва предпоставказа итерация през двойки сравнявани елементи. Ако елементите са в грешен ред, те се пренареждат чрез извикване външна процедура (размяна). За да разберете целта на външната процедура и реда на нейните аргументи, е необходимо да напишете коментари. Ако функцията върне стойност, може да се напише коментар към крайния знак за край.

Сортиране по избор

IN сортиране на селекциятамасивът е разделен на сортирани и необработени части. Първоначално сортираната част е празна, но постепенно се увеличава. Алгоритъмът търси минималния елемент от необработената част и го разменя с първия елемент от същата част, след което се счита, че първият елемент е обработен (увеличава се сортираната част).

Блоковата диаграма показва пример за използване на блока „подготовка“ и също така показва, че в някои случаи е възможно алгоритъмът да се опише по „разширен“ начин (без да се навлиза в подробности). Подробностите за изпълнение нямат нищо общо с сортирането на селекцията. намиране на индекса на минималния елемент от масива, така че те могат да бъдат описани чрез символ за извикване на външна процедура. Ако няма блокова диаграма на алгоритъма на външната процедура, няма да навреди да напишете коментар към символа за повикване; изключение могат да бъдат функции със смислени имена като разменям, сортирам, … .

Можете да го намерите в блога други примери за блокова диаграма:

Някои ученици традиционно се опитват да начертаят блок-схеми Майкрософт Уърд, но се оказва трудно и неудобно. Например в MS Wordняма стандартен блок за начален и краен терминатор на алгоритъма (правоъгълник със заоблени ръбове, а не овал). Най-удобните, според мен, са помощните програми MS VisioИ yEd, и двете ви позволяват да правите много повече от изграждане на блок-схеми (например да рисувате UML диаграми), но първата е платена и работи само под Windowsвторият е безплатен и междуплатформен. Всички блок-схеми в тази статия са направени с помощта на yEd.

Необходим е графичен модел на алгоритъма, за да разгледаме последователността от действия и да обхванем всичко това мислено. Известно е, че човешкият мозък решава проблеми много по-добре, ако представя ситуацията като цяло, а блокът е идеален начин да се опишат алгоритми за програмиране по този начин.

Всички блокове в блоковата диаграма са свързани помежду си чрез линии, указващи връзките между тях.

Изучаването на блок-схеми е включено в задължителната програма по предмета Информатика в средното училище. Описание на тази техника може да се намери в учебниците. Тъй като използването на блок-схеми улеснява, почти всеки блог, който учи читателите как да пишат код, също говори за този метод.

Елементи на блок-схема

Елементите на блок-схемата са геометрични фигури, съдържащи код или действия. Диаграмата винаги започва с удължен овал. Това означава начало или край на програма и начало или край на функция (извикване и връщане). В по-широк смисъл може да се каже, че това е началото и краят на проблема.

Правоъгълникът се използва за изброяване на операции, аритметика или присвояване. Това е блок за действие.

Диамантът е логически блок, който съдържа условие. Това означава проверка дали дадено условие е изпълнено, след което разклоняване. Може да има две посоки на разклоняване (конструкцията „ако, тогава“) или няколко (обикновено в езиците за програмиране такава конструкция се описва с думата „случай“)

Правоъгълник с колони отстрани е блок от предварително дефиниран процес. Той описва извикването на подпрограмата и изброява променливите, които се предават. Например, така се обозначава извикване на функция.

Успоредник – блок за въвеждане/извеждане на данни. Той изброява данните, които трябва да бъдат изпратени към изходното устройство или получени от входното устройство.

Шестоъгълник, удължен хоризонтално. Тази фигура представлява цикъл. Началната стойност на променливите на цикъла, неговата стъпка и условие за изход са записани вътре. Този блок може да бъде разделен на две половини, тогава началото на цикъла се записва в първата, а краят във втората, а всички операции се поставят в средата.

Характеристики на използване на блокови диаграми

UML диаграмите се използват за описание на работата на приложения, написани в рамките на обектно-базиран подход.

Блок-схемите са приложими само за езици за програмиране, които се основават на структуриран подход. За изкуствени езици, например такива с ниско ниво, този метод за описание на алгоритъма не е подходящ. По същия начин, ако пишете на обектен език в рамките на парадигмата на обектно-ориентираното програмиране, тогава взаимодействието между обектите не може да бъде описано с помощта на блок-схема. За такива случаи се използват други методи за визуализиране на алгоритъма.