Blok diagram: primeri, elementi, konstrukcija. Diagram poteka

Ta članek bo obravnaval primere diagramov poteka, s katerimi se boste srečali v učbenikih o računalništvu in drugi literaturi. Diagram poteka je algoritem, ki rešuje vse naloge, dodeljene razvijalcu. Najprej morate odgovoriti na vprašanje, kaj je algoritem, kako je predstavljen grafično, in kar je najpomembnejše, kako ga rešiti, poznati določene parametre. Takoj je treba opozoriti, da obstaja več vrst algoritmov.

Kaj je algoritem?

To besedo je uporabil matematik Mohammed al-Khorezmi, ki je živel v obdobju 763-850. On je tisti, ki je ustvaril pravila za izvajanje aritmetičnih operacij (le štiri so). Toda GOST iz leta 1974, ki navaja:

Algoritem je natančen predpis, ki opredeljuje računski proces. Poleg tega obstaja več spremenljivk z danimi vrednostmi, ki vodijo do izračunov do želenega rezultata.

Algoritem vam omogoča, da jasno določite izvajalca, da izvaja strogo zaporedje dejanj rešiti problem in dobiti rezultat. Razvoj algoritma je razbijanje ene velike naloge v določeno zaporedje korakov. Poleg tega mora razvijalec algoritma poznati vse značilnosti in pravila za njegovo ustvarjanje.

Funkcije algoritma

Skupaj obstaja osem lastnosti algoritma (ne glede na vrsto):

1. Obstaja funkcija za vnos začetnih podatkov.
2. Po zaključku algoritma obstaja zaključek določenega rezultata. Ne smemo pozabiti, da je algoritem potreben za dosego določenega cilja, namreč, da dobimo rezultat, ki je neposredno povezan z izvornimi podatki.
3. Algoritem mora imeti diskretno strukturo tipa. Predstaviti ga je treba v zaporednih korakih. Poleg tega se lahko vsak naslednji korak začne šele po zaključku prejšnjega.
4. Algoritem mora biti nedvoumen. Vsak korak je jasno opredeljen in ne dovoljuje samovoljne interpretacije.
5. Algoritem mora biti končen - potrebno ga je izvesti v strogo določenem številu korakov.
6. Algoritem mora biti pravilen - zahtevati samo pravo rešitev problema.
7. Skupnost (ali masovni znak) - mora delovati z različnimi izvornimi podatki.
8. Čas za reševanje algoritma mora biti minimalen. To določa učinkovitost naloge.

Zdaj, ko vemo, kaj algoritem poteka, lahko začnete razmišljati, kako jih napisati. In jih ni veliko.

Verbalni zapis

Ta obrazec se običajno uporablja pri opisovanju postopka za osebo: »Pojdi tja, ne vem kje. Prinesi nekaj, ne vem kaj.

Seveda je to komična oblika, vendar je bistvo jasno. Na primer, na primer običajen zapis na oknih avtobusov: »V primeru nesreče izvlecite kabel, iztisnite steklo.«

Tukaj je pogoj jasno določen, pri čemer morata biti dva dejanja izvedena v strogem zaporedju. Ampak to so najpreprostejši algoritmi, obstajajo bolj zapleteni algoritmi. Včasih se uporabljajo formule, posebne oznake, toda z obveznim pogojem - mora izvajalec vse razumeti.

Dovoljeno je spremeniti vrstni red dejanj, če je potrebno vrniti, na primer, prejšnjo operacijo, ali zaobiti nekaj ukazov pod določenim pogojem. Hkrati je zaželeno, da se številčijo ekipe in navede ukaz, na katerega poteka prehod: »Ko končate vse manipulacije, ponovite točke od 3 do 5«.

Zapis v grafični obliki

Ta vnos vključuje elemente diagramov poteka. Vsi elementi so standardizirani, vsaka ekipa ima določen grafični zapis. Poseben ukaz mora biti zabeležen v vsakem od blokov v običajnem jeziku ali matematičnih formulah. Vsi bloki morajo biti povezani z linijami - prikazujejo, kateri vrstni red je v izvedenih ukazih. Pravzaprav je ta vrsta algoritma bolj primerna za uporabo v programski kodi, kot pa verbalna.

Pisanje v programskih jezikih

V tem primeru, če je algoritem potreben, da bo naloga rešena s programom, nameščenim na osebnem računalniku, ga morate zapisati s posebno kodo. Za to obstaja veliko programskih jezikov. In algoritem v tem primeru se imenuje program.

Diagram poteka

Blok diagram je predstavitev algoritma v grafični obliki. Vse ekipe in akcije so predstavljene z geometrijskimi oblikami (bloki). Znotraj vsake številke so vse informacije o dejanjih, ki jih je treba izvesti. Povezave so prikazane kot navadne črte s puščicami (če je potrebno).

Za načrtovanje diagramov poteka algoritmov obstaja GOST 19.701-90. Opisuje postopek in pravila za njihovo izdelavo v grafični obliki ter osnovne metode reševanja. V članku so predstavljeni glavni elementi diagramov poteka, ki se uporabljajo pri reševanju problemov, na primer v računalništvu. Zdaj pa si poglejmo pravila gradnje.

Osnovna pravila za ustvarjanje diagramov poteka

Obstajajo takšne funkcije, ki jih mora imeti vsak diagram poteka:

1. Mora obstajati dva bloka - "Start" in "End". In v enem izvodu.
2. Od začetnega bloka do zadnje povezave je treba narisati.
3. Od vseh blokov, razen končnega, morajo biti pretočne linije ugasnjene.
4. Obstajati mora oštevilčenje vseh blokov: od zgoraj navzdol, od leve proti desni. Zaporedna številka naj bo postavljena v zgornji levi kot, tako da se znak zlomi.
5. Vsi bloki morajo biti med seboj povezani s črtami. Določiti morajo zaporedje izvajanja dejanj. Če se pretok premakne navzgor ali od desne proti levi (z drugimi besedami, v obratnem vrstnem redu), se potegne puščice.
6. Linije so razdeljene na odhodne in dohodne. Opozoriti je treba, da je ena vrstica za en blok odhodna, za drugo pa vhodni.
7. Od prvotnega bloka v shemi poteka samo pretočna črta, saj je prva.
8. Toda zadnji blok ima samo vhod. To je jasno razvidno iz primerov diagramov poteka, ki so na voljo v članku.
9. Za lažje branje diagramov poteka se dohodne linije črpajo od zgoraj in odhajajoče vrstice od spodaj.
10. Prisotnost vrzeli v pretočnih linijah. Obvezno so označeni s posebnimi priključki.
11. Da bi olajšali diagram poteka, je dovoljeno, da v komentarjih zapiše vse informacije.

Grafični elementi diagramov poteka za reševanje algoritmov so predstavljeni v tabeli:

Linearni algoritmi

To je najpreprostejša oblika, ki je sestavljena iz določenega zaporedja dejanj, ni pa odvisna od tega, kateri podatki so vneseni na začetku. Obstaja več ukazov, ki se izvedejo enkrat in šele potem, ko je opravljen prejšnji. Linearni blok diagram izgleda takole:

Poleg tega lahko povezave gredo tako od zgoraj navzdol in od leve proti desni. Takšen diagram poteka se uporablja za pisanje algoritmov izračuna z uporabo preprostih formul, ki nimajo omejitev za vrednosti spremenljivk, vključenih v formule za izračun. Linearni algoritem je sestavni del kompleksnih procesov izračunavanja.

Razdelitveni algoritmi

Diagrami poteka, ki temeljijo na takšnih algoritmih, so bolj kompleksni kot linearni. Vendar se bistvo ne spremeni. Algoritem razvejanosti je proces, v katerem je nadaljnje ukrepanje odvisno od tega, kako je pogoj izpolnjen in kakšna rešitev je pridobljena. Vsaka vrstica dejavnosti je veja.

Diagrami prikazujejo bloke, ki se imenujejo "Rešitev". Ima dva izhoda in v njem je zapisano logično stanje. Od tega je odvisno, kako bo izvedeno nadaljnje gibanje v shemi algoritma. Razdelitvene algoritme lahko razdelite v tri skupine:

1. "Obvoznica" - medtem ko ena od vej nima upravljavcev. Z drugimi besedami, več dejanj druge veje se izogne.
2. "Razvejanost" - vsaka veja ima določen niz izvedenih dejanj.
3. "Večkratna izbira" je vilica, v kateri je več vej in vsaka vsebuje poseben niz dejanj, ki jih je treba izvesti. In obstaja ena značilnost - izbira smeri je neposredno odvisna od tega, katere vrednosti so podane za izraze, vključene v algoritem.

To so preprosti algoritmi, ki so rešeni zelo preprosto. Zdaj pa preidimo na bolj zapletene.

Ciklični algoritem

Tukaj je vse zelo jasno - ciklični blok predstavlja algoritem, v katerem se homogeni izračuni večkrat ponovijo. Po definiciji je cikel določeno zaporedje vseh dejanj, ki se izvedejo večkrat (več kot enkrat). Obstaja več vrst ciklov:

1. Kdo ve število ponovitev dejanj (imenujemo jih tudi cikli s števec).
2. V katerem je število ponovitev neznano - s post-pogoj in predpogoj.

Ne glede na to, kateri tip cikla se uporablja za reševanje algoritma, mora imeti spremenljivko, s katero pride do izhoda. Določa število ponovitev cikla. Delovni del (telo) cikla je določeno zaporedje dejanj, ki se izvedejo na vsakem koraku. Zdaj bomo podrobneje preučili vse vrste ciklov, ki se lahko pojavijo pri pripravi algoritmov in reševanju problemov računalništva.

Kontrolni cikli

Na sliki je prikazan preprost blok diagram, v katerem je cikel s števcem. Ta vrsta algoritma kaže, da je število ponovitev določenega cikla znano vnaprej. In ta številka je fiksna. V tem primeru se spremenljivka, ki šteje število korakov (ponovitev), imenuje števec. Včasih se v učbenikih srečujejo druge definicije - parameter cikla, kontrolna spremenljivka.

Blok diagram zelo slikovito prikazuje, kako zanka deluje s števcem. Preden nadaljujete s prvim korakom, morate števec dodeliti začetno vrednost - lahko je poljubno število, odvisno od določenega algoritma. V primeru, ko je končna vrednost manjša od vrednosti števca, se izvede določena skupina ukazov, ki sestavljajo telo zanke.

Po izvedbi telesa se števec spremeni z vrednostjo prirastka števca, ki je označena s črko h. V primeru, da je dobljena vrednost manjša od končne, se cikel nadaljuje. In končalo se bo šele, ko bo končna vrednost manjša od števca zanke. Samo v tem primeru bo izvedeno dejanje, ki sledi ciklu.

Običajno se v zapisu blok-diagramov uporablja blok, imenovan "Priprava". Napiše se v števec, nato pa se navedejo naslednji podatki: začetna in končna vrednost, korak spremembe. V blokovnem diagramu so to parametri I n, Ik in h. V primeru, ko je h = 1, velikost koraka ni zabeležena. V drugih primerih je treba to storiti. Potrebno je držati se preprostega pravila - pretočna linija mora vstopati od zgoraj. In racionalizacijo, ki gre pod (ali v desno, odvisno od specifičnega algoritma), mora prikazati prehod na naslednjega operaterja.

Zdaj ste v celoti preučili opis diagrama poteka, ki je prikazan na sliki. Lahko nadaljujete z nadaljnjim študijem. Kadar se uporablja cikel s števcem, morajo biti izpolnjeni nekateri pogoji:

1. Telo ne sme spreminjati (prisilno) vrednosti števca.
2. Prepovedano je prenos nadzora od zunaj na upravljavca telesa. Z drugimi besedami, v cikel lahko vstopimo šele od začetka.

Predhodni cikli

Ta vrsta ciklov se uporablja v primerih, ko število ponovitev ni znano vnaprej. Cikel s predpogojem je tip algoritma, v katerem neposredno pred začetkom izvajanja telesa preveri stanje, v katerem je dovoljen prehod na naslednjo dejanje. Opazite, kako so prikazani elementi blokovnega diagrama.

V primeru, ko je pogoj izpolnjen (izjava je resnična), pride do prehoda na začetek cikla. Neposredno spremeni vrednost vsaj ene spremenljivke, ki vpliva na vrednost niza pogojev. Če se ne držite tega pravila, dobimo "zanko". V primeru, da se po naslednjem preverjanju stanja izvedbe telesa zanke izkaže, da je napačna, pride do izhoda.

V diagramih poteka algoritmov je dovoljeno, da ne preveri resnice, ampak napačnost začetnega stanja. V tem primeru se cikel zapre samo, če je vrednost pogoja resnična. Obe možnosti sta pravilni, njihova uporaba je odvisna od tega, kaj je še posebej primerno za reševanje določenega problema. Ta tip cikla ima eno funkcijo - telo se ne sme izvajati, ko je pogoj napačen ali resničen (odvisno od različice, ki se uporablja za reševanje algoritma).

Spodaj je diagram poteka, ki opisuje vsa ta dejanja:

Kaj je cikel s post-pogoj?

Če pozorno pogledate, je ta vrsta ciklov nekoliko podobna prejšnjemu. Poskušali bomo zgraditi diagram poteka, ki bo sam opisal ta cikel. Posebnost je, da število ponovitev ni znano vnaprej. Pogoj je določen po umiku iz telesa. To kaže, da bo organ, ne glede na odločitev, izveden vsaj enkrat. Za jasnost si oglejte diagram poteka, ki opisuje stanje in izjave:

Pri izdelavi algoritmov s cikli ni nič težkega, dovolj je, da jih razumemo samo enkrat. In zdaj se obračamo k bolj kompleksnim strukturam.

Kompleksni cikli

Kompleksne so tiste konstrukcije, v katerih je en ali več preprostih ciklov. Včasih se imenujejo ugnezdene. Hkrati se tiste strukture, ki pokrivajo druge cikle, imenujejo „zunanje“. In tisti, ki so vključeni v oblikovanje zunanjih - notranjih. Ko se izvede vsak korak zunanje zanke, se notranja zanka popolnoma pomakne, kot je prikazano na sliki:

To je vse, ste pregledali glavne značilnosti gradnje diagramov poteka za reševanje algoritmov, poznate načela in pravila. Zdaj lahko razmislite o posebnih primerih diagramov poteka iz življenja. Na primer, v psihologiji se takšne konstrukcije uporabljajo, da se oseba lahko odloči:

Ali primer iz biologije za rešitev problema:

Reševanje problemov s diagramom poteka

Zdaj pa bomo pogledali primere problemov s diagramom poteka, ki jih lahko najdemo v učbenikih računalništva. Na primer, podan je blok diagram, po katerem je rešen neki algoritem:

V tem primeru uporabnik samostojno vnese vrednosti spremenljivk. Recimo, da je x = 16 in y = 2. Postopek tega:

1. Vnesene so vrednosti x in y.
2. Postopek pretvorbe se izvede: x = =16 = 4.
3. Pogoj je izpolnjen: y = y ² = 4.
4. Izračun se izvede: x = (x + 1) = (4 + 1) = 5.
5. Naslednja spremenljivka se izračuna naprej: y = (y + x) = (5 + 4) = 9.
6. Prikazana je rešitev: y = 9.

V tem primeru diagram poteka za računalništvo jasno kaže, kako je rešen algoritem. Bodite pozorni na dejstvo, da so vrednosti x in y nastavljene na začetni stopnji in da so lahko karkoli.