V modernom svete digitálnych technológiíprogramovanie je základom pre prevádzku rôznych počítačov, prístrojov a iných elektronických zariadení. A schopnosť rýchlo a správne zostaviť blokovú schému algoritmu funguje ako základ, základ tejto vedy. Takáto schéma je grafickým modelom procesov, ktoré musí zariadenie vykonávať. Pozostáva zo samostatných funkčných blokov, ktoré vykonávajú rôzne účely (začiatok / koniec, vstup / výstup, volanie funkcie atď.).
Algoritmus je v podstate bežnou inštrukciouzväzok, v ktorom je potrebné vykonať určité činnosti pri spracovaní zdrojových údajov na požadovaný výsledok. Spolu s týmto pojmom sa často používa pojem algoritmov. Pod tým sa rozumie súbor metód a techník na zostavenie sekvencie na vyriešenie konkrétnych problémov.
Algoritmus sa často nepoužíva akopokyny pre počítač, ale ako schéma realizácie akýchkoľvek akcií. To nám umožňuje zaznamenať účinnosť a efektívnosť tejto metódy riešenia, opraviť možné chyby a tiež ju porovnať s inými podobnými riešeniami ešte pred zavedením do počítača. Algoritmus okrem toho poskytuje základ pre zostavenie programu, ktorý musí byť napísaný v programovacom jazyku, aby sa ďalej implementoval proces spracovania informácií na PC. K dnešnému dňu sa preslávili dva praktické spôsoby vytvárania takýchto sekvencií. Prvým je podrobný slovný opis a druhým je blokový diagram algoritmu úlohy. Prvý z nich získal oveľa menšiu distribúciu. Je to kvôli nejasnosti a výrečnosti. Naopak, druhá metóda je veľmi vhodným prostriedkom obrazovej postupnosti. Je široko distribuovaný vo vzdelávacej aj vedeckej literatúre.
Bloková schéma algoritmu programu jepostupnosť grafických symbolov, ktoré predpisujú vykonávanie konkrétnych operácií, ako aj vzťahy medzi nimi. Na každom takomto obrázku sú uvedené informácie o úlohe, ktorá sa má vykonať. Veľkosti a konfigurácia grafických symbolov, ako aj postupnosť navrhovaných sekvencií sú regulované GOST 19003-80 a GOST 19002-80.
Zoberme si hlavné prvky vývojového diagramu algoritmu (na fotografii sú uvedené príklady ich osnovy).
1. Proces je výpočtová akcia alebo postupnosť takýchto akcií.
2. Riešenie - overenie danej podmienky.
3. Modifikácia - názov cyklu.
4. Preddefinovaný proces je odvolanie sa na postup.
5. Dokument - tlač a výstup údajov.
6. Punch karta - zadajte informácie.
7. Vstup / výstup - Vstup / výstup údajov.
8. Konektor - prerušenie prietokových potrubí.
9. Štart / koniec - Štart, koniec, stop, štart, vstup a výstup sa používajú v pomocných algoritmoch.
10. Komentár - používa sa na umiestňovanie vysvetľujúcich nápisov.
11. Vertikálne a horizontálne toky - smer sledu, komunikačná linka medzi blokmi.
12. Zlúčenie - spájanie závitov.
13. Intersticiálny konektor - štítok, ktorý symbolizuje prechod na iný list.
Konštrukcia blokovej schémy algoritmu sa vykonáva podľašpecifické požiadavky predpísané spoločnosťou GOST. Napríklad pri pripájaní grafických znakov sa používajú iba vodorovné alebo zvislé čiary. Toky smerované sprava doľava a zdola nahor sú vždy označené šípkami. Ostatné riadky nemusia byť označené. Vzdialenosť medzi paralelnými tokmi by nemala byť menšia ako tri milimetre a medzi ostatnými prvkami - najmenej päť milimetrov. Veľkosti blokov musia byť násobkom piatich. Pomer vodorovného a zvislého grafického symbolu je 1,5. Niekedy sú povolené dva. Kvôli prehľadnosti by grafické symboly mali byť očíslované. Podľa charakteru spojení sa rozlišujú typy vývojových diagramov algoritmu lineárnej, cyklickej a vetviacej sa štruktúry.
Pre lepšie pochopenie princípu algoritmuMôžete zvážiť najjednoduchší stroj. Pozostáva z pamäte pozostávajúcej z buniek; záznamová / čítacia hlava; CPU. Aký je princíp činnosti takého zariadenia? Hlava po prijatí objednávky od procesora zapíše dáta do bunky alebo prečíta konštantu. V najjednoduchšom prípade to bude aritmetické číslo. Okrem toho môžu byť konštanty dátové štruktúry, reťazce znakov atď. Premennou sa myslí pamäťová bunka, v ktorej sú uložené informácie. Počas vykonávania algoritmu je možné do takejto bunky zapísať rôzne údaje. Na tomto princípe sú postavené osobné počítače a ďalšia elektronika. Algoritmus na vykonávanie úlohy je sada inštrukcií na čítanie alebo zápis informácií do týchto pamäťových buniek.
Polia sú ďalším druhomindexované premenné. V skutočnosti je to zbierka buniek, ktorá je spojená spoločným označením. Polia rozlišujú medzi dvojrozmernými, trojrozmernými atď. Najjednoduchšie z nich je rad po sebe nasledujúcich buniek. Takéto pole má svoje vlastné meno. Každý prvok má svoje vlastné číslo - index. Konštanta zapísaná do bunky sa nazýva prvok poľa.
Dvojrozmerný typ svojím usporiadaním prvkovpripomína maticu. Bunky v takom poli sú charakterizované dvoma indexmi (pripomína šachovnicu s počtom buniek). Trojrozmerné a viac štruktúr sa realizuje na rovnakom princípe.
Tento typ postupnosti vývojového diagramuAlgoritmy (príklady sú uvedené v tomto článku) sa vyznačujú vykonávaním od začiatku do konca zhora nadol. V takom prípade automat vykonáva krok za krokom predpísané operácie, ktoré sú preň predpísané. Každú akciu spracováva procesor. Okrem výpočtov nariadi v prípade potreby čítacej / zapisovacej hlave, kde a čo treba písať a odkiaľ čítať. Konečný výsledok sa zapíše do pamäťových buniek, z ktorých každá má svoj vlastný index a ukladá svoju vlastnú konštantu.
V praxi je lineárny typ extrémne zriedkavý.Často je potrebné usporiadať postupnosť, ktorá v závislosti na daných podmienkach preteká po jednej alebo druhej vetve. Bloková schéma algoritmu typu vetvenia obsahuje prvok „Riešenie“, kvôli ktorému sa kontroluje určitá podmienka, a čím viac ich je, tým viac vetiev má sekvencia.
Zvážte akorozvetvený algoritmus. Vezmime si ako príklad funkciu: z = y / x. Z podmienky vyplýva, že táto rovnica má jedno obmedzenie - nemôžete ju vydeliť nulou. Je preto potrebné toto riešenie vylúčiť a upozorniť používateľa na chybu, ktorá sa vyskytla. Najskôr sa vypracuje bloková schéma algoritmu. Bude sa skladať zo siedmich blokov. Prvý grafický symbol je „Štart“, druhý je „Enter“, tu by ste mali nastaviť hodnoty X a Y. Potom nasleduje blok „Rozhodnutie“, v ktorom je skontrolovaná podmienka: X = 0. V takom prípade automat kontroluje bunku s konštantou, ak sa zadaná hodnota zhoduje s ňou, potom bude rozhodnutie algoritmu prebiehať pozdĺž vetvy „Áno“. V takom prípade sa riadenie prenesie do štvrtého bloku a stroj vydá "chybu", práca končí na siedmom symbole "End". Ak je výsledok kontroly negatívny, potom sa proces delenia uskutoční v piatom grafickom symbole a určí sa hodnota Z. V šiestom bloku sa výsledok zobrazí na obrazovke.
Pri riešení problémov je často potrebné opakovaťvykonanie akejkoľvek operácie na rovnakej závislosti pre rôzne hodnoty premenných a vykonanie viacerých prechodov cez ten istý úsek obvodu. Takéto úseky sa zvyčajne nazývajú cykly a algoritmus sa nazýva cyklický. Použitím tejto metódy sa výrazne skracuje samotná sekvencia. Cyklické algoritmy sa zvyčajne delia na dva typy: vopred neznáme a vopred známe množstvo takýchto prechodov.
Zvážte príklad, ktorý poskytuje blokový diagramalgoritmus s neznámym počtom prechodov vopred. Aby ste to dosiahli, musíte vyriešiť problém - označte najmenší počet členov série prirodzených čísel, ktorých súčet presahuje číslo K. Takýto blokový diagram algoritmu pozostáva z ôsmich symbolov. Najskôr zadáme hodnotu čísla K (č. 2). Potom v bloku 3 získa premenná P hodnotu „jedna“, čo znamená, že od nej bude počítať prirodzené čísla. A kumulatívna suma C na začiatku dostane hodnotu „nula“. Ďalej sa riadenie prenesie do piateho bloku, kde sa vykoná príkaz: С = С + П. To znamená, že hodnoty buniek C a P sa spočítajú a výsledok sa prepíše do C. Po pridaní prvého člena tejto postupnosti v bloku 6 sa skontroluje podmienka - presahuje súčet určený počet K? Ak podmienka nie je splnená, potom sa riadenie prenesie do štvrtého bloku, kde sa jeden pridá do premennej P a uskutoční sa prechod opäť do bloku # 5. Tento postup bude pokračovať, kým nebude splnená podmienka: C> K, to znamená, že akumulované množstvo presiahne zadanú hodnotu. Premenná P je počítadlo slučiek. Potom nasleduje prechod do bloku číslo 7, kde sa tlačia výsledky práce.
Často s algoritmickým riešením množinyje potrebné vytvoriť cyklus, ktorý obsahuje v tele ďalší cyklus. Toto sa považuje za normu. Takéto prvky sa nazývajú vnorené slučkové štruktúry. Ich objednávka môže byť dosť veľká. Je určená metódou, ktorou sa dosiahne riešenie požadovaného problému. Napríklad pri spracovaní jednorozmerného poľa sa spravidla vytvorí bloková schéma algoritmu bez vnorených slučiek. Napriek tomu je v mnohých prípadoch pri riešení takýchto problémov nevyhnutné zvoliť práve takéto riešenie. Je potrebné poznamenať, že všetky vnorené slučky, vrátane prvej (vonkajšej), musia obsahovať počítadlá s rôznymi názvami. Mimo ich slučky môžu byť použité ako bežné premenné.
Tento typ sekvencie je analogický kjazykové rutiny. Pomocný algoritmus má názov a parametre, ktoré sa nazývajú formálne. Názov je uvedený, aby sa odlíšil od mnohých ďalších. Parametre slúžia ako výstupné a vstupné matematické funkcie. Vyberajú sa tak, aby sa vyčerpal celý rozsah požadovaných hodnôt. Rovnaký formálny parameter je často vstupom aj výstupom. Napríklad v takomto algoritme možno na vstup dodať pole na spracovanie. A vo výslednej časti môže byť uvedený v upravenej podobe ako výstupný parameter. Medzi algoritmami pomocného typu sa rozlišujú funkcie a postupy.
Tento pojem sa chápe ako rozklad všeobecnej schémyalgoritmus pre pomocné (funkcie a postupy) a hlavicu. Táto metóda je veľmi jednoduchá, ak je algoritmus daný blokovým diagramom - najskôr sú od neho izolované časti zodpovedné za hlavnú prácu. Najťažšie etapy sa formujú ako funkcie a postupy na najvyššej úrovni. Potom sú rozdelené do základných častí nízkej úrovne. Funguje tu princíp „od zložitého po jednoduchý“. Toto sa deje, kým sa algoritmus nerozloží na najjednoduchšie prvky. Riešenie sekvenčného rozkladu sa zvyčajne skladá z troch hlavných krokov: vstup údajov, triedenie poľa a výstup zoradeného poľa. Prvú a poslednú fázu vzhľadom na svoju elementárnu povahu nie je potrebné rozkladať, preto sa vykonávajú v hlavnom algoritme. Ale druhý je veľmi zložitý nezávislý fragment výpočtov, takže sa zvyčajne zobrazuje v samostatnom bloku. Fázy triedenia sa zase delia na dve časti: stanovenie potreby vykonania postupu (N - 1) - viacnásobné prechodenie daným poľom a nájdenie najmenšieho prvku v uvažovanom fragmente poľa s jeho následným preusporiadaním s počiatočným prvkom úseku. Pretože sa posledná fáza mnohokrát opakuje, je formalizovaná ako samostatný postup.
