Средства описания алгоритмов

Алгоритм моделирует решение задачи в виде точно определенной последовательности действий для некоторого исполнителя по преобразованию исходных данных в результирующие.

Для его описания используется алгоритмический язык – набор символов и правил образования и истолкования конструкций из этих символов для записи алгоритмов.

Основными изобразительными средствами алгоритмов являются следующие способы их записи:

- словесный;

- формульно-словесный;

- графический;

- псевдокод;

- табличный;

- операторный.

Словесный способ предполагает словесное (без формул и таблиц) описание алгоритма. Этим способом можно описывать алгоритмы с любой степенью детализации.

При этом способе отсутствует наглядность вычислительного процесса, т.к. нет достаточной формализации.

На рисунке 3.1 приведен пример словесной записи алгоритма. Пусть задан массив чисел. Требуется проверить, все ли числа принадлежат заданному интервалу. Интервал задается границами А и В.

 

Рисунок 3.1. Пример словесной записи алгоритма

 

Никаких правил составления словесного описания не существует. Запись алгоритма осуществляется в произвольной форме на естественном, например, русском языке. Этот способ описания не имеет широкого распространения, так как допускает неоднозначность толкования при описании некоторых действий.

Формульно-словесный способ более компактный. Он предполагает задание инструкций с использованием математических символов и выражений в сочетании со словесными пояснениями.

Например, требуется написать алгоритм вычисления площади треугольника по трем сторонам (рисунок 3.2).

 

 

Рисунок 3.2. Пример формульно-словесной записи алгоритма

 

При использовании этого способа может быть достигнута любая степень детализации, более наглядно, но не строго формально.

Графический способ получил наибольшее распространение. В этом способе алгоритм представляется в виде схемы, состоящей из элементов символов, отражающих отдельные операции технологического процесса обработки данных и отдельные вычислительные операции.

Каждый этап процесса переработки данных представляется в виде геометрических фигур (блоков), имеющих определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых операций (таблица 3.1).

 

Таблица 3.1 Основные конструкции, применяемые для построения блок-схем

Оператор блок-схемы	Описание
	Блок, характеризующий начало/конец алгоритма
	Блок, предназначенный для описания отдельных действий (процесс)
	Блок, предназначенный для обращения к вспомогательным алгоритмам (предопределенный процесс)
	Блок ввода/вывода
	Блок «решение» (проверка условия или условный блок)
	Блок, описывающий цикл
	Соединительные блоки

 

Алгоритмы, представленные графическими средствами, получили название визуальные алгоритмы.

Общими правилами при проектировании визуальных алгоритмов являются следующие:

- В начале алгоритма должны быть блоки ввода значений входных данных.

- После ввода значений входных данных могут следовать блоки обработки и блоки условия.

- В конце алгоритма должны располагаться блоки вывода значений выходных данных.

- В алгоритме должен быть только один блок начала и один блок окончания.

- Связи между блоками указываются направленными или ненаправленными линиями.

Псевдокод позволяет формально изображать логику программы, не заботясь при этом о синтаксических особенностях конкретного языка программирования. Обычно представляет собой смесь операторов языка программирования и естественного языка. Является средством представления логики программы, которое можно применять вместо блок-схемы (рисунок 3.3).

 

 

Рисунок 3.3. Запись алгоритма в виде псевдокода

 

Строгих синтаксических правил для записи псевдокода не существует, Это облегчает запись алгоритма при проектировании и позволяет описать алгоритм, используя любой набор команд. Однако в псевдокоде обычно используются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от псевдокода к записи алгоритма на языке программирования. Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором используемых слон и конструкций.

Таблицы значений представляют алгоритм неявно, как некоторое преобразование конкретных исходных данных в выходные. Табличный способ описания алгоритмов может быть с успехом применен для проверки правильности функционирования разработанного алгоритма на конкретных тестовых наборах входных данных, которые вместе с результатами выполнения алгоритма фиксируются в "таблицах трассировки". Данный способ носит, в основном, вспомогательный характер.

Операторный способ предполагает представление алгоритма в виде последовательности операторов. Возможность рассматривать дискретный алгоритм, являющийся совокупностью элементарных предписаний (инструкций), как совокупность элементарных операторов, следует из того, что каждое элементарное предписание можно считать оператором. Для описания элементарных операторов вводятся обозначения, определяемые языком программирования.

 

Таким образом, все способы представления алгоритмов можно считать взаимодополняющими друг друга. Например, на этапе проектирования алгоритмов наилучшим способом является графическое представление, на этапе проверки алгоритма - табличное описание, на этапе применения - запись в виде программы.