Представление алгоритмов в виде блок-схем. Составление блок-схем
Блок-схема алгоритма
Пример блок-схемы алгоритма вычисления факториала числа N
Схе́ма - графическое представление определения, анализа или метода решения задачи, в котором используются символы для отображения операций, данных, потока, оборудования и т. д. (ГОСТ 19.701-90 ).
Блок-схема - распространенный тип схем, описывающий алгоритмы или процессы, изображая шаги в виде блоков различной формы, соединенных между собой стрелками.
Стандарты выполнения
Правила выполнения схем определяются следующими документами:
Для программной документации:Данные документы в частности регулируют способы построения схем и внешний вид их элементов.
Основные элементы схем алгоритма
| Наименование | Обозначение | Функция |
|---|---|---|
| Терминатор (пуск-останов) |
Элемент отображает вход из внешней среды или выход из нее (наиболее частое применение − начало и конец программы). Внутри фигуры записывается соответствующее действие. | |
| Процесс | Выполнение одной или нескольких операций, обработка данных любого вида (изменение значения данных, формы представления, расположения). Внутри фигуры записывают непосредственно сами операции, например, операцию присваивания : a = 10*b + c . | |
| Решение | Отображает решение или функцию переключательного типа с одним входом и двумя или более альтернативными выходами, из которых только один может быть выбран после вычисления условий, определенных внутри этого элемента. Вход в элемент обозначается линией, входящей обычно в верхнюю вершину элемента. Если выходов два или три то обычно каждый выход обозначается линией, выходящей из оставшихся вершин (боковых и нижней). Если выходов больше трех, то их следует показывать одной линией, выходящей из вершины (чаще нижней) элемента, которая затем разветвляется. Соответствующие результаты вычислений могут записываться рядом с линиями, отображающими эти пути. Примеры решения: в общем случае − сравнение (три выхода: > , < , = ); в программировании − условные операторы if (два выхода: true , false ) и case (множество выходов). | |
| Предопределенный процесс | Символ отображает выполнение процесса, состоящего из одной или нескольких операций, который определен в другом месте программы (в подпрограмме, модуле). Внутри символа записывается название процесса и передаваемые в него данные. Например, в программировании − вызов процедуры или функции. | |
| Данные (ввод-вывод) |
Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или отображения результатов обработки (вывод). Данный символ не определяет носителя данных (для указания типа носителя данных используются специфические символы). | |
| Граница цикла | Символ состоит из двух частей − соответственно, начало и конец цикла − операции, выполняемые внутри цикла, размещаются между ними. Условия цикла и приращения записываются внутри символа начала или конца цикла − в зависимости от типа организации цикла. Часто для изображения на блок-схеме цикла вместо данного символа используют символ решения, указывая в нем условие, а одну из линий выхода замыкают выше в блок-схеме (перед операциями цикла). | |
| Соединитель | Символ отображает выход в часть схемы и вход из другой части этой схемы. Используется для обрыва линии и продолжения ее в другом месте (пример: разделение блок-схемы, не помещяющейся на листе). Соответствующие соединительные символы должны иметь одно (при том уникальное) обозначение. | |
| Комментарий | Используется для более подробного описания шага, процесса или группы процессов. Описание помещается со стороны квадратной скобки и охватывается ей по всей высоте. Пунктирная линия идет к описываемому элементу, либо группе элементов (при этом группа выделяется замкнутой пунктирной линией). Также символ комментария следует использовать в тех случаях, когда объем текста в каком-либо другом символе (например, символ процесса, символ данных и др.) превышает его объем. |
Описание других элементов схем можно найти в соответствующих ГОСТ (указаны выше).
Порядок выполнения действий задается путем соединения вершин дугами, что позволяет рассматривать блок-схемы не только как наглядную интерпретацию алгоритма, удобную для восприятия человеком, но и как взвешенный ориентированный граф . Однако не любой ориентированный граф, составленный из вершин указанных выше типов, является корректным алгоритмом . Например, из операторной вершины не может выходить более одной дуги. Поэтому на практике обычно ограничиваются рассмотрением подкласса граф-схем алгоритмов, удовлетворяющих свойствам безопасности, живости и устойчивости.
Дракон-схемы
В последнее время появились структурные, математически строгие блок-схемы, которые называются «дракон-схемы». С появлением дракон-схем блок-схемы стали терять своё значение, так как они во всех отношениях уступают дракон-схемам.
Примечания
См. также
- Диаграмма связей
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Блок-схема алгоритма" в других словарях:
блок-схема алгоритма - контрольная диаграмма — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы контрольная диаграмма EN control diagram …
блок-схема - — блок схема [Лугинский Я. Н. и др. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике. 2 е издание М.: РУССО, 1995 616 с.] блок схема Условное изображение алгоритма,… … Справочник технического переводчика
блок-схема (программы или алгоритма) - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN flow diagram … Справочник технического переводчика
В программировании графическое представление программы или алгоритма с использованием стандартных графических элементов (прямоугольников, ромбиков, трапеций и др.), обозначающих команды, действия, данные и т.п. По английски: Flowchart См. также:… … Финансовый словарь
Блок-схема - – условное изображение алгоритма, программы для ЭВМ, процесса принятия решения, документооборота и т.п., предназначенное для выявления их структуры и общей последовательности операций. Пример Б. с. см. в статье Алгоритм … Экономико-математический словарь
У этого термина существуют и другие значения, см. Блок. Пример блок схемы алгоритма вычисления факториала числа N Схема графическое представление определения, анализа или метода решения задачи, в котором используются символ … Википедия
БЛОК-СХЕМА - условное изображение алгоритма решения задачи, документооборота, последовательности выполнения рабочих операций или процедур с помощью стрелок, соединительных линий и геометрических фигур различной формы, содержащих внутри символы управления или… … Большой экономический словарь
поэтапная блок-схема - представляет собой подробное графическое изображение структурной организации алгоритма, в котором каждый этап процесса переработки данных представляется в виде пронумерованных геометрических фигур (или блоков) … Толковый переводоведческий словарь
Блок схема алгоритма Дейкстры. Алгоритмы поиска на гр … Википедия
аттестация информационных технологий в области качества служебной информации - Официальное подтверждение органом по сертификации или другим специально уполномоченным органом наличия необходимых и достаточных условий применения информационной технологии, обеспечивающих стабильность выполнения норм качества служебной… … Справочник технического переводчика
Книги
- Императивы эффективности производства , Николай Александрович Жданкин. На основе проведенного исследования рассматриваются вопросы разработки стратегии крупной компании в металлургии. Приведены примеры анализа внутренней и внешнейсреды предприятия. Произведена… электронная книга
Исключительно важно использовать язык блок-схем при разработке алгоритма решения задачи. Решение одной и той же задачи может быть реализовано с помощью различных алгоритмов, отличающихся друг от друга как по времени счета и объему вычислений, так и по своей сложности. Запись этих алгоритмов с помощью блок-схем позволяет сравнивать их, выбирать наилучший алгоритм, упрощать, находить и устранять ошибки.
Отказ от языка блок-схем при разработке алгоритма и разработка алгоритма сразу на языке программирования приводит к значительным потерям времени, к выбору неоптимального алгоритма. Поэтому необходимо изначально разработать алгоритм решения задачи на языке блок-схем, после чего алгоритм перевести на язык программирования.
При разработке алгоритма сложной задачи используется метод пошаговой детализации. На первом шаге продумывается общая структура алгоритма без детальной проработки отдельных его частей. Блоки, требующие детализации, обводятся пунктирной линией и на последующих шагах разработки алгоритма продумываются и детализируются.
В процессе разработки алгоритма решения задачи можно выделить следующие этапы:
- Этап 1 . Математическое описание решения задачи.
- Этап 2 . Определение входных и выходных данных.
- Этап 3 . Разработка алгоритма решения задачи.
Базовые алгоритмические конструкции
В теории программирования доказано, что для записи любого, сколь угодно сложного алгоритма достаточно трех базовых структур :
- следование (линейный алгоритм);
- ветвление (разветвляющийся алгоритм);
- цикл-пока (циклический алгоритм).
Линейные алгоритмы
Линейный алгоритм образуется из последовательности действий, следующих одно за другим. Например, для определения площади прямоугольника необходимо сначала задать длину первой стороны, затем задать длину второй стороны, а уже затем по формуле вычислить его площадь.
Пример
ЗАДАЧА. Разработать алгоритм вычисления гипотенузы прямоугольного треугольника по известным значениям длин его катетов a и b.
На примере данной задачи рассмотрим все три этапа разработки алгоритма решения задачи:
Математическим решением задачи является известная формула:
,
где с-длина гипотенузы, a, b – длины катетов.
Входными данными являются значения катетов a и b. Выходными данными является длина гипотенузы – c.
Разветвляющиеся алгоритмы
содержит условие, в зависимости от которого выполняется та или иная последовательность действий.
Пример
ЗАДАЧА. Разработать алгоритм вычисления наибольшего числа из двух чисел x и y.
Этап 1. Математическое описание решения задачи.
Из курса математики известно, если x > y, то наибольшее число x, если x < y, то наибольшее число y, если x = y, то число x равно числу y.
Этап 2. Определение входных и выходных данных.
Входными данными являются значения чисел x и y. Выходным данными являются:
- наибольшее число
- любое из чисел, если числа равны
Для решения задачи нам необходимо знать значения x и y.
Этап 3. Разработка алгоритма решения задачи.
В схеме алгоритма решения задачи цифрами указаны номера элементов алгоритма, которые соответствуют номерам шагов словесного описания алгоритма
В рассматриваемом алгоритме (рис.3) имеются три ветви решения задачи:
- первая: это элементы 1, 2, 3, 4, 8.
- вторая: это элементы 1, 2, 3, 5, 6, 8
- третья: это элементы 1, 2, 3, 5, 7, 8.
Выбор ветви определяется значениями x и y в элементах 3 и 5, которые являются условиями, определяющими порядок выполнения элементов алгоритма. Если условие (равенство), записанное внутри символа «решение», выполняется при введенных значениях x и y, то следующими выполняется элементы 4 и 8. Это следует из того, что они соединены линией с надписью «да» и направление (последовательность) вычислений обозначена стрелочкой.
Если условие в элементе 3 не выполняется, то следующим выполняется элемент 5. Он соединен с элементом 3 линией с надписью «нет». Если условие, записанное в элементе 5, выполняется, то выполняется элементы 6 и 8, в противном случае выполняются элементы 7 и 8.
Циклические алгоритмы
– определяет повторение некоторой части действий (операций), пока не будет нарушено условие, выполнение которого проверяется в начале цикла. Совокупность операций, выполняемых многократно, называется телом цикла.
Алгоритмы, отдельные действия в которых многократно повторяются, называются циклическими алгоритмами, Совокупность действий, связанную с повторениями, называют циклом .
При разработке алгоритма циклической структуры выделяют следующие понятия:
- параметр цикла – величина, с изменением значения которой связано многократное выполнение цикла;
- начальное и конечное значения параметров цикла;
- шаг цикла – значение, на которое изменяется параметр цикла при каждом повторении.
Цикл организован по определенным правилам. Циклический алгоритм состоит из подготовки цикла, тела цикла и условия продолжения цикла.
В подготовку цикла входят действия, связанные с заданием исходных значений для параметров цикла:
- начальные значения цикла;
- конечные значения цикла;
- шаг цикла.
В тело цикла входят:
- многократно повторяющиеся действия для вычисления искомых величин;
- подготовка следующего значения параметра цикла;
- подготовка других значений, необходимых для повторного выполнения действий в теле цикла.
В условии продолжения цикла определяется допустимость выполнения повторяющихся действий. Если параметр цикла равен или превысил конечное значение цикла, то выполнение цикла должно быть прекращено.
Пример
ЗАДАЧА . Разработать алгоритм вычисления суммы натуральных чисел от 1 до 100.
Этап 1. Математическое описание решения задачи .
Обозначим сумму натуральных чисел через S. Тогда формула вычисления суммы натуральных чисел от 1 до 100 может быть записана так:
где Xi – натуральное число X c номером i, который изменяется от 1 до n, n=100 – количество натуральных чисел.
Этап 2. Определение входных и выходных данных.
Входными данными являются натуральные числа: 1, 2, 3, 4, 5, …, 98, 99, 100.
Выходные данные – значение суммы членов последовательности натуральных чисел.
Параметр цикла – величина, определяющая количество повторений цикла. В нашем случае i – номер натурального числа.
Подготовка цикла заключается в задании начального и конечного значений параметра цикла.
- начальное значение параметра цикла равно 1,
- конечное значение параметра цикла равно n,
- шаг цикла равен 1.
Для корректного суммирования необходимо предварительно задать начальное значение суммы, равное 0.
Тело цикла. В теле цикла будет выполняться накопление значения суммы чисел, а также вычисляться следующее значение параметра цикла по формулам:
Условие продолжения цикла: цикл должен повторяться до тех пор, пока не будет добавлен последний член последовательности натуральных чисел, т.е. пока параметр цикла будет меньше или равен конечному значению параметра цикла.
Этап 3. Разработка алгоритма решения задачи.
Введем обозначения: S – сумма последовательности, i – значение натурального числа.
Начальное значение цикла i=1, конечное значение цикла i =100, шаг цикла 1.
| Словесное описание алгоритма | Запись алгоритма на языке блок-схем |
|
В схеме алгоритма решения задачи цифрами указаны номера элементов алгоритма. Номера элементов соответствуют номерам шагов словесного описания алгоритма.
|
Блок-схемой называют графическую модель, которая описывает процессы либо алгоритмы, где шаги - блоки различной формы, а соединяются они между собой линиями. И эти линии показывают направление последовательности. Как должна быть выполнена блок-схема, регламентируется стандартом. И служит она для того, чтобы программист или человек, не имеющий знания в этой области, мог наглядно увидеть, как работает программа или процесс. Блок-схемы часто составляют специалисты, занимающиеся программированием.
Для чего нужна блок-схема программисту?
Нотация FlowChart - самый быстрый, универсальный и доступный метод, с помощью которого программист может объяснить неспециалисту, как выполняется любой процесс, или работает программа. Также блок-схема представляет собой и документацию на любую программу. Если программисту необходимо объяснить, как работает простая утилита или небольшой код, он может наглядно это продемонстрировать, воспользовавшись обычным редактором графики. Но если программа сложна, код ее состоит из множества модулей и строк, простой редактор не подойдет. В этом случае программисты пользуются профессиональными решениями и строят flowchart по исходному коду.Программы и онлайн-сервисы для построения блок схем
Можно воспользоваться специальными программами, которые работают на компьютере, либо сервисами, предлагающими в режиме реального времени построить любую схему по Паскалю, Delphi и даже C++. Опытные программисты предпочитают пользоваться только компьютерными программами.Сервисы, которые предоставляются для построения схемы процесса в режиме онлайн, часто не поддерживают необходимые требования и, соответственно, не могут гарантировать правильную работу. Например:
- Не поддерживается целый ряд команд языка программирования и, следовательно, неверно строится диаграмма последовательности действий.
- Графики, показывающие последовательность операций, плохо прорисованы.
- Онлайн сервис зачастую не дает возможность сохранить блок-схему в необходимом формате.
- И это не все недостатки таких сервисов.
FCeditor - удобное приложение, поддерживающее языки программирования C++ (файл.cs), Делфи, Паскаль (файл.pas). Если вам необходимо отредактировать файл с кодом в этой программе, вы должны сначала его импортировать. Когда FCeditor проанализирует импортированный файл.pas или.cs, она отобразит слева дерево классов, на панели появится вкладка, а ней - программный код и схемы.
Важное примечание! Построенный график или диаграмму вы сможете экспортировать в любой формат: от jpeg и tiff, до png и bmp.Программа имеет русскоязычную поддержку и незамысловатый пользовательский интерфейс.
Еще одна простая программа с минималистским оформлением, но широким функционалом. Пользовательский интерфейс, аналогично предыдущей программе, прост и удобен даже для непрофессионалов. В главном окне вы увидите три поля. В первом поле код представлен древовидно, во втором - сам текст, и в третьем, самом большом, вы увидите построенные диаграмму или график. Этим приложением удобно пользоваться из-за подсветки. Элементы кода, древовидной структуры, схемы не только подсвечиваются, но и сворачиваются.
Построенную в программе Autoflowchart схему можно экспортировать не только в графический формат, но и в xml-файлы. Эта программа также является удобным редактором кода. Все, что вы редактируете в коде, мгновенно отображается в схеме. В Autoflowchart есть поддержка любых языков программирования.
Code Visual to Flowchart версии 6.0 - самая мощная компьютерная программа, которая используется специалистами для построения диаграмм и графиков. Она отличается обширным функционалом и возможностью построить точную схему. Несмотря на навороченный функционал и возможности программа обладает удобным пользовательским интерфейсом. В главном окне вы увидите три поля. Слева две вкладки: одна показывает устройство проекта, другая - устройство классов. В центре главного окна вы увидите программный код, а справа - схему отрезка кода.
Построенную диаграмму вы сможете экспортировать всего в два формата: png и bmp.
Важное примечание! Все эти программы - отличное решение, помогающее построить четкие блок-схемы, отвечающие стандартам. Но чтобы воспользоваться каждой из рассмотренных выше программ, придется заплатить. Пробная версия предоставляет лишь небольшую часть функционала, и поэтому годится только для ознакомительных целей.
Зачастую разработка приложения начинается с построения блок-схемы. Прежде чем создать программный код, его необходимо продумать, составить диаграмму последовательности действий. А это и есть схема, на основе которой потом программист пишет код.
Для тех, кто привык пользоваться онлайн сервисами, рекомендуем два проверенных - Chart от Google и Draw.io
Draw.io - удобный сервис, в котором можно строить и редактировать блок-схемы. Его обширный функционал, удобный интерфейс и пакет инструментов позволяет редактировать, форматировать и видоизменять блоки, создавая их по стандартной схеме или индивидуальной. Также при создании схемы можно пользоваться внешними изображениями. Готовую схему можно сохранить в графических, векторных форматах, или как документ на облачных хранилищах, или скачать себе на компьютер.
Draw.io понравится начинающим программистам своими богатыми функциональными возможностями и удобством в использовании. И что немаловажно, пользоваться им можно абсолютно бесплатно.
Chart API от Google прекрасно визуализирует любой код, создаст график, диаграмму и схему. Обширный инструментарий представлен подключаемыми библиотеками, с помощью которых создаются качественные графики, диаграммы. Сервис от Google имеет в своем функционале огромное разнообразие схем, с помощью которых создаются не только программы, но и web-сайты, документы.
Чтобы пользоваться этим мощным онлайн-сервисом, достаточно ознакомиться с подробной инструкцией и иметь минимальные знания. Как правильно пользоваться всеми инструментами-библиотеками сервиса от Google, показано в пакете документов.
Chart API от Google - отличный инструмент для профессиональных программистов.
Зачастую, чтобы лучше понять задачу и быстрее ее реализовать, используют различные схемы, таблицы и диаграммы. В нашей подборке 6 сервисов для работы с ними.
Чтобы упростить процесс объяснения и разработки очень удобно использовать блок-схемы. Блок-схема – один из типов схем, который позволяет описать алгоритмы или процессы. Они часто используются для работы со сложными задачами, состоящими из множества пунктов. Мы сделали подборку из 6 инструментов, которые помогут вам создать такие схемы. Для работы с большинством из них оплата не потребуется.
6 инструментов для работы с блок-схемами:
draw.io
Этот сервис позволит создавать не только блок-схемы, но и UML, диаграммы сущность-связь, сетевые диаграммы, электрические схемы, каркасные схемы и модели. Интуитивный интерфейс и большая библиотека элементов позволят работать легко и комфортно. Важно также и то, что над одним проектом могут работать сразу несколько человек. Результат можно сохранить в форматах PNG/JPG/XML/SVG/PDF. Имеется интеграция с Google Drive.
gliffy.com
Gliffy предоставляет схожий набор инструментов и возможностей: большая библиотека элементов, удобный интерфейс, возможность коллективной работы, интеграция с Google Drive, работа с документами Visio, готовые цветовые темы для проектов.
gomockingbird.com
Программа имеет простой и понятный UI, работает в браузере, есть возможность работы в команде. Также, добавив ссылки, можно объединять несколько проектов в один.
lucidchart.com
Онлайн-сервис, который облегчит создание скетчей и диаграмм. Совместим с G Suite и документами Microsoft Visio. После окончания работы можно экспортировать файл в различных форматах, либо отправить на публикацию.
Balsamiq mockups
Программа позволяет создавать мокапы, диаграммы, различные схемы. Имеется обширная библиотека элементов, с помощью которых можно создать любой проект. Приложение требует установки на компьютер, к тому же платное, однако можно воспользоваться пробным периодом web-версии.
Строго говоря, термина «блок-схема» не существует. Вместо этой фразы правильно говорить «схема алгоритма», но сейчас не об этом. Моя статья о том, можно ли быстро и удобно рисовать алгоритмы, при этом еще чтобы это было бесплатно. Было бы здорово, если бы существовал бесплатный аналог онлайн-редактора Gliffy, и он на наше счастье есть.
Алгоритмы в Pencil рисовать очень легко. Для этого имеется выделенная библиотека примитивов со стандартными блоками и соединителями. Выглядит это примерно так:
При рисовании блоков они привязываются автоматически к сетке, что позволяет легко их выравнивать. Нарисовав один блок, другой блок можно «примагнитить» к нему снизу или сбоку, всё при этом будет ровно.
Если навести на блок и кликнуть мышью один раз, будет режим изменения размера блока и перетаскивания. Если кликнуть второй раз, блок можно будет вращать (появятся круглые красные точки по краям).
Доступны основные базовые возможности, практически как в Visio: блоки можно объединять в группы, перетаскивать и копировать, располагать выше или ниже по слоям, магнитить коннекторы к центру и т.д.
Недостатки тоже присутствуют, например, не очень корректная работа углового соединителя: он иногда трансформируется в невообразимый зигзаг при попытке его выделить и перетащить. Но эти недостатки столь несущественны, что не помешали занять программе Pencil достойное место в моей коллекции повседневных инструментов разработчика.