Блок-схема представляет собой графическое отображение какого-либо процесса, четко показывающего систематическую последовательность всех этапов выполнения поставленной задачи, а также все группы, которые вовлечены в данный процесс. Такая схема является системой графических символов (блоков) и линий переходов (стрелок) между ними. Каждый из таких блоков соответствует определенному шагу алгоритма. Внутри такого символа дается описание данного действия.
Для чего применяют блок-схемы?
Упомянутые системы призваны выполнять следующие функции:
Разрабатывать новый процесс;
Описывать и документировать текущий алгоритм;
Разрабатывать модификации к данному процессу либо исследовать звенья с вероятным возникновением ошибок и сбоев;
Определять, когда, где и как можно менять текущий алгоритм, с целью проверки устойчивости всей системы.
Разработка последовательности операций
Любая блок-схема строится на основе алгоритма действий, описывающего работу устройства или программы. Поэтому сначала строится сама система. "Алгоритмом" называют описание последовательности операций для решения поставленной задачи. По сути, это правила выполнения необходимых процессов Прежде чем приступить к построению алгоритма, требуется четко определить задачу: что необходимо получить в результате, какая исходная информация нужна, а какая уже имеется, есть ли ограничения для ее получения. После этого составляется список действий, которые необходимо осуществить для получения требуемого результата.
Типы алгоритмов
На практике чаще всего применяют следующие виды блок-схем:
Графическая, то есть в основе находятся геометрические символы;
Словесная: составляется с помощью обычных слов того или иного языка;
Псевдокоды: представляют собой полуформализованное описание на которое включает в себя элементы языка программирования и фразы литературного, а также общепринятые математические символы;
Программная: для записи используются исключительно языки программирования.
Блок-схема устройства: описание
Графическое представление последовательности действий включает в себя изображение алгоритма, описывающего связи функциональных блоков данной схемы, которые соответствуют выполнению одного либо нескольких действий. Блок-схема массива состоит из отдельных элементов, размеры и правила построения которых определены государственным стандартом. Для каждого типа действия (ввода данных, вычисления значений выражений, проверки условий, управления повторением действий, окончания обработки и др.) предусмотрена отдельная представленная в виде блока. Эти символы соединяются линиями, определяющими очередность действий.
Основные элементы, употребляемые при составлении блок-схем
Полный список графических символов, используемых для описания алгоритма, состоит из 42 элементов. Его весь мы приводить не будем, а рассмотрим только основное.
Элементы блок-схемы:
1. Процесс означает вычислительное действие либо последовательность таких действий, изменяющих значения, размещения данных или форму представления. Для наглядности схемы такие элементы можно объединить в один блок. Данный символ имеет вид прямоугольника, внутри которого записываются комментарии, сопровождающие выполнение операции (либо группы операций).
2. Решение. Данный блок применяется для обозначения перехода управления по определенному условию. В каждом таком элементе указывается вопрос, сравнение или условие, которые его определяет. Другими словами, решение - это выбор направления для выполнения программы или алгоритма в зависимости от некоего переменного условия. Графический вид данного элемента - это ромб. Упомянутый символ может использоваться в качестве изображения следующих унифицированных структур: выбор, развилка полная и неполная, цикл «до» и «пока».
3. Модификация. Этот блок означает начало цикла. Он применяется для организации циклической конструкции. Внутри такого элемента записывают параметр круга действий, указывают его начальные значения, граничное условие, а также шаг изменения параметра для последующего повторения. Другими словами, модификация - это выполнение меняющихся команд или их групп, операций, изменяющих программу. Графическое изображение этого символа представляет собой шестиугольник.
4. Предопределенный процесс означает вычисление по заданной или стандартной программе. Его используют для указания обращения к вспомогательному алгоритму, который существует автономно в виде отдельных самостоятельных модулей, а также для обращения к библиотечным подпрограммам. Графически вид этого символа представлен прямоугольником с двумя вертикальными полями по краям. Этот элемент служит для указаний обращений к функциям, процедурам, программным модулям.
5. Ввод-вывод данных в общем виде.
6. Пуск и остановка. Этот элемент означает начало и конец алгоритма, а также вход в программу и выход из неё. Графически данный символ напоминает прямоугольник, у которого вместо боковых прямых - дуги.
7. Документ означает вывод результатов работы на печать. Графически такой элемент напоминает прямоугольник, только вместо нижней прямой начертана полуволна.
8. Ручной ввод означает пуск данных в процесс обработки оператором с помощью устройства, которое сопряжено с компьютером (клавиатура). Графический символ ручного ввода представляет собой четырехугольник, у которого боковые линии параллельны, нижняя перпендикулярна им, а верхняя косая.
9. Дисплей означает ввод или вывод информации в случае, когда устройство непосредственно подключено к процессору. В тот момент, когда начинают воспроизводиться данные, оператор может вносить изменения во время их обработки. Графически данный элемент представляет фигуру, у которой нижняя и верхняя линии параллельны, правая - это дуга, а левая состоит из двух прямых в виде стрелки.
10. Линии потока - это стрелки, которые указывают последовательность связей. Ни одна блок-схема структуры не может обходиться без данного элемента. Существуют определенные правила начертания этих символов. Перечислим их:
Данные элементы должны быть параллельными линиям внешнего периметра или границам страницы, на которой изображена эта блок-схема;
Направление линии сверху вниз или слева направо считается основным, стрелками оно не обозначается, остальные случаи указания направлений обозначены ими;
Изменение направления данного элемента производится только под углом 90 о.
11. Соединитель. Данный элемент предназначен для указания связи на прерванных линиях потока. Эти символы используются в том случае, если блок-схема программы строится из нескольких частей. Тогда линия потока от одной части должна закончиться «соединителем», а новой части - начаться с данного символа. Внутри такого элемента ставится один и тот же порядковый номер. Графическое изображение «соединителя» - это круг.
12. Межстраничный соединитель. Назначение этого элемента аналогично предыдущему, только используется он для соединения блок-схем, размещенных на разных страницах. Изображение такого элемента представлено пятиугольником в виде домика.
13. Комментарий - это связь между различными элементами блок-схемы с пояснениями. Упомянутый элемент позволяет включать в себя формулы и прочую информацию.
Построение блок-схем
Графическое построение алгоритма - это часть документации к устройству или программе, которая всегда имеется в избытке. Однако в большинстве случаев программное обеспечение вообще не нуждается в блок-схеме. Лишь единицам требуется построение алгоритма, занимающего несколько листов, остальным же достаточно символичной схемы. Простая блок-схема показывает структуру ветвления программ только в одном аспекте. Однако даже такая структура четко видна только при условии, что алгоритм помещается на одном листе. В обратном случае, когда блок-схема расположена на нескольких страницах, связанных межстраничными переходами, весьма сложно получить о ней верное представление. Если она размещается на одном листе, то для большой программы данное изображение алгоритма превращается в ее общий план с перечнем главных блоков и этапов. Конечно же, такой график не следует стандартам построения схем, но он и не нуждается в них, так как этот процесс полностью индивидуален. Правила, касающиеся типа символов, стрелок и порядка нумерации, необходимы только для разбора подробных блок-схем.
Массивы и построение алгоритмов
Массив представляет собой совокупность однотипной информации, которая хранится в последовательных кластерах памяти и имеет общее имя. Такие ячейки называются "элементами системы". Все кластеры нумеруются по порядку. Такой номер называется "индексом элемента массива". Как составить блок-схему для подобной системы? Рассмотрим пример создания алгоритма для элементарного типа. Простейшая система имеет условно вид строки. Зададим имя для данного массива - «А». Будем считать, что наша система состоит из восьми ячеек (от 1 до 8). Каждый из упомянутых кластеров содержит случайное число, которое называется "элементом массива". Для обращения в конкретной ячейке необходимо указывать имя в (). Рассмотрим пример, в котором блок-схема массива предназначена для заполнения системы случайными числами с последующим выводом информации на экран. Что представляет собой такой алгоритм? Это элементарная система. По сути, она не имеет практического применения, однако удобна для учебного процесса. Рассматриваемая блок-схема (пример построения описан ниже) содержит всего семь основных элементов, соединенных линиями переходов.
Описание последовательности выполнения задачи
1. Первым элементом схемы будет символ «Начало».
2. Вторым блоком - «Процесс», внутри которого вписываем «инициализация random».
3. Следующий элемент - «Модификация», в блоке вписываем значение ячеек массива.
4. Далее, согласно заданной функции, происходит переадресация на следующий блок «процесса», в котором задается обращение к конкретным кластерам системы с указанием ограничения случайных чисел в диапазоне от нуля до ста. После проведения данной операции происходит возврат к третьему блоку, а через него - далее на пятый.
5. В этом блоке «Модификации», согласно вписанной функции, происходит переадресация на следующий элемент.
6. «Вывод» производит отображение информации о новом содержимом массива на мониторе с последующим направлением на предыдущий блок. Далее - на последний элемент.
7. «Конец» работы алгоритма.
На базе такой блок-схемы составляется программа, которая обеспечит работу представленного алгоритма.
«Редактор блок-схем»
Если вы задаетесь вопросом о том, как составить блок-схему, то знайте, что существуют специальные программы, которые предназначены для создания, а также редактирования таких систем. Удобством графического отображения алгоритма является то, что пользователь не привязан к синтаксису конкретного языка программирования. Построенная блок-схема одинаково подходит для всех языков (например, С, Паскаль, Бейсик и другие). Кроме того, редактор может использоваться для построения диаграмм и проверки работоспособности схем. Такая программа является специализированным софтом. Она предоставляет разнообразный набор инструментов, необходимых для построения блок-схем, что делает ее более удобной, по сравнению с обычными Дополнительные опции позволяют оптимизировать процесс составления системы с дальнейшим ее преобразованием в функции и процедуры языка программирования. Кроме того, редактор блок-схем предлагает набор шаблонов, способных существенно ускорить работу начинающего пользователя. Ведь известно, что при построении алгоритма часто применяются повторяющиеся структуры, например разнообразные варианты циклов, альтернативы (полные и неполные), множественные ветвления и прочее. Редактор позволяет выделять часто используемые в блок-схемах элементы и добавлять их в создаваемую схему. Это избавляет от прорисовки их каждый раз заново. Кроме того, с помощью редактора можно импортировать функции и процедуры, реализованные на любом известном языке программирования. Данная опция полезна для разбора структуры алгоритма, который написан на малознакомом языке. Системные требования рассматриваемой программы довольно скромные, что позволяет использовать ее на любом
Заключение
Подводя итог, следу отметить, что подробные схемы построения алгоритмов уже устарели. В качестве описания процесса они никому не интересны. В лучшем случае блок-схемы пригодны для проведения обучения новичков, которые не умеют алгоритмически мыслить. Предложенные в свое время элементы со своим содержанием являлись языком высокого уровня, они объединяли операторов языка машины в отдельные группы. На данный момент каждый графический элемент соответствует конкретному оператору. Значит, сам символ превратился в случайное, а главное - бесполезное занятие по рисованию, от которого легко можно отказаться. Сегодня стали лишними даже линии переходов, так как каждый оператор уже определен. В действительности графическое построение алгоритмов больше превозносится, чем применяется на практике. Программист с большим опытом работы, прежде чем написать программу, редко чертит блок-схему. Когда стандарт организации требует графический алгоритм, то рисуют его уже после окончания работ.
Блок-схемы - это схемы, на которых показаны этапы процесса. Простые блок-схемы легко создавать, а благодаря простоте и наглядности фигур они также удобны для восприятия.
Примечание. Вы также можете автоматически создать простую блок-схему на основе данных, используя визуализатор данных в Visio Online (план 2). Дополнительные сведения см. в статье Создание схем с помощью визуализатора данных .
Шаблон "Простая блок-схема" в Visio содержит фигуры, которые можно использовать для наглядного представления разнообразных процессов. Он особенно полезен для отображения простых бизнес-процессов, таких как процесс разработки предложения, показанный на рисунке ниже.
В дополнение к шаблону "Простая блок-схема" в Visio доступны различные шаблоны схем более узкого назначения, таких как схемы потоков данных, временные шкалы и модели программного обеспечения.
Создание блок-схемы
Запустите приложение Visio.
Дважды щелкните значок Простая блок-схема .
Чтобы соединить элементы блок-схемы, наведите указатель мыши на первую фигуру, и щелкните стрелку, указывающую на фигуру, с которой требуется создать соединение. Если вторая фигура находится не рядом с первой, необходимо перетащить маленькую стрелку к центру второй фигуры.
Чтобы изменить направление стрелки соединительной линии, выберите соединение, а затем на вкладке в группе Стили фигур щелкните пункт Линия Стрелки и выберите нужное направление и вид стрелки.
Автоматическое выравнивание и интервалы
Нажмите сочетание клавиш CTRL+A, чтобы выбрать все объекты на странице.
На вкладке Главная в группе Упорядочение нажмите кнопку Положение и выберите пункт Автовыравнивание и определение интервалов .
Если это не привело к нужному результату, отмените ее, нажав сочетание клавиш CTRL+Z, и воспользуйтесь другими параметрами меню кнопок Выравнивание и Положение .
Что представляют блок-схемы
При открытии шаблона Простая блок-схема открывается набор элементов Фигуры простой блок-схемы . Каждая фигура в этом наборе представляет собой тот или иной этап процесса. Но фигуры не имеют какого-то универсального смысла, их значение определяется создателями и пользователями блок-схем. В большинстве блок-схем используется три или четыре вида фигур, и этот диапазон расширяется только по специфической необходимости.
При этом названия фигур в Visio указывают на их применение. Ниже описаны наиболее распространенные фигуры.
Что представляют блок-схемы
В Visio 2010 есть множество других, специализированных наборов элементов и фигур, которые можно использовать в блок-схеме. Дополнительные сведения о других фигурах см. в статье .
Примечание: Не удается найти нужную фигуру? Дополнительные сведения о том, как найти другие фигуры, см. в статье Упорядочение и поиск фигур с помощью окна "Фигуры" .
Создание блок-схемы
Откройте вкладку Файл .
Вкладка Файл не отображается
Если вкладка Файл не отображается, перейдите к следующему шагу процедуры.
Выберите команду Создать и пункт Блок-схема , а затем в списке Доступные шаблоны выберите элемент Простая блок-схема .
Нажмите кнопку Создать .
Для каждого этапа документируемого процесса перетащите в документ соответствующую фигуру блок-схемы.
Примечание: Сведения об использовании фигур для представления каждого шага процесса см. в разделе .
По умолчанию используются прямоугольные
Прямые соединительные линии
Для возврата к обычному редактированию на вкладке Главная в группе Сервис нажмите кнопку Указатель .
Чтобы добавить текст для фигуры или соединительной линии, выделите ее и введите текст. По завершении ввода текста щелкните в пустой области страницы.
Чтобы изменить направление стрелки соединительной линии, выберите соединение, а затем в группе щелкните стрелку справа от надписи Линия , наведите указатель на пункт Стрелки и выберите нужное направление.
Печать большой блок-схемы
Перед началом печати нужно убедиться в том, что отображаемая в Visio страница документа содержит блок-схему полностью. Все фигуры, которые выходят за пределы страницы в Visio, не будут напечатаны.
Чтобы распечатать большую блок-схему, сделайте следующее:
Что представляют блок-схемы
Когда вы открываете шаблон "Простая блок-схема", также открывается набор элементов "Фигуры простой блок-схемы". Каждая фигура в наборе элементов соответствует конкретному шагу процесса.
Из фигур, входящих в набор элементов "Фигуры простой блок-схемы", широко используются только некоторые. Именно эти фигуры описаны ниже. Дополнительные сведения об остальных фигурах см. по ссылке (Менее популярные фигуры блок-схемы) в конце этого раздела.
Менее популярные фигуры блок-схемы
Динамическая соединительная линия. Эта соединительная линия проходит в обход фигур, лежащих на ее пути.
Это соединительная линия с настраиваемой кривизной.
Это текстовое поле с рамкой, размер которого изменяется в зависимости от объема введенного текста. Ширину можно задать, перетащив боковые стороны фигуры. Эта фигура не представляет этап процесса, но ее удобно использовать для размещения надписей на блок-схеме.
Примечание. Это поле в квадратных скобках, размер которого изменяется в зависимости от объема введенного текста. Ширину можно задать, перетащив боковые стороны фигуры. Как и "Поле с автоподбором высоты", эта фигура не представляет этап процесса. Используйте ее для добавления примечаний к фигурам блок-схемы.
Ручной ввод. Это этап, на котором человек предоставляет информацию процессу.
Ручная операция. Это этап, который должен быть выполнен человеком.
Внутреннее хранилище. Эта фигура представляет данные, которые хранятся на компьютере.
Прямые данные. Эта фигура представляет данные, которые хранятся таким образом, что к каждой отдельной записи возможен прямой доступ. Это соответствует способу хранения данных на жестком диске компьютера.
Последовательные данные. Эта фигура представляет данные, которые сохраняются последовательно (например, данные на магнитной ленте). Считывать такие данные можно только последовательно. Например, чтобы обратиться к записи 7, нужно сначала просмотреть записи 1–6.
Карта и бумажная лента. Эта фигура представляет перфокарту или бумажную ленту. В ранних компьютерных системах перфокарты и бумажные ленты использовались для записи и чтения данных, а также для хранения и запуска программ.
Дисплей. Эта фигура представляет данные, отображаемые для пользователя (обычно на экране компьютера).
Подготовка. Эта фигура обозначает инициализацию переменных при подготовке к выполнению процедуры.
Параллельный режим. Эта фигура показывает, где два разных процесса могут работать одновременно.
Предел цикла. На этой фигуре показано максимально возможное количество повторений цикла до перехода к следующему этапу.
Передача управления. Эта фигура обозначает этап, на котором при выполнении некоторых условий происходит переход не к следующему, а к другому этапу.
Создание блок-схемы
В меню Файл Создать , затем на пункт Блок-схема и выберите пункт Простая блок-схема .
Для каждого этапа документируемого процесса перетащите в документ соответствующую фигуру блок-схемы.
Соедините фигуры блок-схемы одним из указанных ниже способов.
Соединение двух фигур друг с другом
Соединение одной фигуры с несколькими с помощью одной точки соединения
По умолчанию используются прямоугольные соединительные линии, и соединение точки на фигуре с тремя другими фигурами выглядит как на рисунке ниже.
Чтобы соединительные линии исходили прямо из центральной точки первой фигуры и вели к точкам на всех других фигурах, необходимо задать Прямые соединительные линии , как показано на приведенном ниже рисунке.
На панели инструментов Стандартная щелкните инструмент Указатель , чтобы вернуться в обычный режим правки.
Чтобы добавить текст для фигуры или соединительной линии, выделите ее и введите текст. По завершении ввода текста щелкните в пустой области страницы.
Чтобы изменить направление соединительной линии, в меню наведите указатель мыши на пункт Операции и выберите пункт Обратить концы .
Печать больших блок-схем
Наиболее простой способ вывести на печать блок-схему, размеры которой превышают размеры бумаги, - распечатать ее на нескольких листах, а затем склеить их.
Перед началом печати нужно убедиться в том, что отображаемая в Visio страница документа содержит блок-схему целиком. Все фигуры, которые выходят за пределы страницы в Visio, не будут напечатаны. Чтобы проверить, помещается ли блок-схема на страницу документа, используйте предварительный просмотр в диалоговом окне Параметры страницы (меню Файл , пункт Параметры страницы , вкладка Настройка печати ).
1. Блок-схема. размер которой слишком велик для страницы документа Visio.
2. Блок-схема, которая помещается на страницу документа Visio.
Изменение размера страницы документа Visio в соответствии с размером блок-схемы
Когда открыта блок-схема, в меню Файл выберите пункт Параметры страницы .
Откройте вкладку Размер страницы .
На вкладке Размер страницы щелкните .
Чтобы увидеть, как блок-схема будет выглядеть на печати, в меню Файл выберите пункт Предварительный просмотр . На рисунке ниже показана блок-схема, которая будет распечатана на четырех листах формата Letter.
Печать больших блок-схем на нескольких листах бумаги
В меню Файл выберите пункт Параметры страницы .
На вкладке Настройка печати в поле Бумага в принтере выберите нужный размер бумаги, если он еще не задан. Не нажимайте кнопку ОК .
Откройте вкладку Размер страницы и щелкните Изменять размеры по содержимому . В окне предварительного просмотра теперь видна разница между новой страницей и бумагой в принтере.
Нажмите кнопку ОК .
В меню Файл выберите пункт Предварительный просмотр , чтобы увидеть, как блок-схема будет выглядеть на печати.
Примечание: Между страницами могут отображаться затененные поля. Они соответствуют тем областям, которые будут распечатаны на обоих листах. Это позволяет склеить листы таким образом, чтобы на блок-схеме не было пустых промежутков.
После завершения печати можно обрезать поля, расположить страницы надлежащим образом и склеить их.
В этой статье будут рассмотрены примеры блок-схем, которые могут встретиться вам в учебниках по информатике и другой литературе. Блок-схема представляет собой алгоритм, по которому решается какая-либо задача, поставленная перед разработчиком. Сначала нужно ответить на вопрос, что такое алгоритм, как он представляется графически, а самое главное - как его решить, зная определенные параметры. Нужно сразу отметить, что алгоритмы бывают нескольких видов.
Что такое алгоритм?
Это слово ввел в обиход математик Мухаммед аль-Хорезми, который жил в период 763-850 года. Именно он является человеком, который создал правила выполнения арифметических действий (а их всего четыре). А вот ГОСТ от 1974 года, который гласит, что:
Алгоритм - это точное предписание, которое определяет вычислительный процесс. Причем имеется несколько переменных с заданными значениями, которые приводят расчеты к искомому результату.
Алгоритм позволяет четко указать исполнителю выполнять строгую чтобы решить поставленную задачу и получить результат. Разработка алгоритма - это разбивание одной большой задачи на некую последовательность шагов. Причем разработчик алгоритма обязан знать все особенности и правила его составления.
Особенности алгоритма
Всего можно выделить восемь особенностей алгоритма (независимо от его вида):
- Присутствует функция ввода изначальных данных.
- Есть вывод некоего результата после завершения алгоритма. Нужно помнить, что алгоритм нужен для того, чтобы достичь определенной цели, а именно - получить результат, который имеет прямое отношение к исходным данным.
- У алгоритма должна быть структура дискретного типа. Он должен представляться последовательными шагами. Причем каждый следующий шаг может начаться только после завершения предыдущего.
- Алгоритм должен быть однозначным. Каждый шаг четко определяется и не допускает произвольной трактовки.
- Алгоритм должен быть конечным - необходимо, чтобы он выполнялся за строго определенное количество шагов.
- Алгоритм должен быть корректным - задавать исключительно верное решение поставленной задачи.
- Общность (или массовость) - он должен работать с различными исходными данными.
- Время, которое дается на решение алгоритма, должно быть минимальным. Это определяет эффективность решения поставленной задачи.
А теперь, зная, какие существуют блок-схемы алгоритмов, можно приступить к рассмотрению способов их записи. А их не очень много.
Словесная запись
Такая форма, как правило, применяется при описании порядка действий для человека: «Пойди туда, не знаю куда. Принеси то, не знаю что».
Конечно, это шуточная форма, но суть понятна. В качестве примера можно привести еще, например, привычную запись на стеклах автобусов:«При аварии выдернуть шнур, выдавить стекло».
Здесь четко ставится условие, при котором нужно выполнить два действия в строгой последовательности. Но это самые простые алгоритмы, существуют и более сложные. Иногда используются формулы, спецобозначения, но при обязательном условии - исполнитель должен все понимать.
Допускается изменять порядок действий, если необходимо вернуться, например, к предыдущей операции либо обойти какую-то команду при определенном условии. При этом команды желательно нумеровать и обязательно указывается команда, к которой происходит переход: «Закончив все манипуляции, повторяете пункты с 3 по 5».
Запись в графической форме
В этой записи участвуют элементы блок-схем. Все элементы стандартизированы, у каждой команды имеется определенная графическая запись. А конкретная команда должна записываться внутри каждого из блоков обычным языком или математическими формулами. Все блоки должны соединяться линиями - они показывают, какой именно порядок у выполняемых команд. Собственно, этот тип алгоритма более подходит для использования в программном коде, нежели словесный.
Запись на языках программирования
В том случае, если алгоритм необходим для того, чтобы задачу решала программа, установленная на ПК, то нужно его записывать специальным кодом. Для этого существует множество языков программирования. И алгоритм в этом случае называется программой.
Блок-схемы
Блок-схема - это представление алгоритма в графической форме. Все команды и действия представлены геометрическими фигурами (блоками). Внутри каждой фигуры вписывается вся информация о тех действиях, которые нужно выполнить. Связи изображены в виде обычных линий со стрелками (при необходимости).
Для оформления блок-схем алгоритмов имеется ГОСТ 19.701-90. Он описывает порядок и правила создания их в графической форме, а также основные методы решения. В этой статье приведены основные элементы блок-схем, которые используются при решении задач, например, по информатике. А теперь давайте рассмотрим правила построения.
Основные правила составления блок-схемы
Можно выделить такие особенности, которые должны быть у любой блок-схемы:
- Обязательно должно присутствовать два блока - «Начало» и «Конец». Причем в единичном экземпляре.
- От начального блока до конечного должны быть проведены линии связи.
- Из всех блоков, кроме конечного, должны выходить линии потока.
- Обязательно должна присутствовать нумерация всех блоков: сверху вниз, слева направо. Порядковый номер нужно проставлять в левом верхнем углу, делая разрыв начертания.
- Все блоки должны быть связаны друг с другом линиями. Именно они должны определять последовательность, с которой выполняются действия. Если поток движется снизу вверх или справа налево (другими словами, в обратном порядке), то обязательно рисуются стрелки.
- Линии делятся на выходящие и входящие. При этом нужно отметить, что одна линия является для одного блока выходящей, а для другого входящей.
- От начального блока в схеме линия потока только выходит, так как он является самым первым.
- А вот у конечного блока имеется только вход. Это наглядно показано на примерах блок-схем, которые имеются в статье.
- Чтобы проще было читать блок-схемы, входящие линии изображаются сверху, а исходящие снизу.
- Допускается наличие разрывов в линиях потока. Обязательно они помечаются специальными соединителями.
- Для облегчения блок-схемы разрешается всю информацию прописывать в комментариях.
Графические элементы блок-схем для решения алгоритмов представлены в таблице:
Линейный тип алгоритмов
Это самый простой вид, который состоит из определенной последовательности действий, они не зависят от того, какие данные вписаны изначально. Есть несколько команд, которые выполняются однократно и только после того, как будет сделана предшествующая. Линейная блок-схема выглядит таким образом:
Причем связи могут идти как сверху вниз, так и слева направо. Используется такая блок-схема для записи алгоритмов вычислений по простым формулам, у которых не имеется ограничений на значения переменных, входящих в формулы для расчета. Линейный алгоритм - это составная часть сложных процессов вычисления.
Разветвляющиеся алгоритмы
Блок-схемы, построенные по таким алгоритмам, являются более сложными, нежели линейные. Но суть не меняется. Разветвляющийся алгоритм - это процесс, в котором дальнейшее действие зависит от того, как выполняется условие и какое получается решение. Каждое направление действия - это ветвь.
На схемах изображаются блоки, которые называются «Решение». У него имеется два выхода, а внутри прописывается логическое условие. Именно от того, как оно будет выполнено, зависит дальнейшее движение по схеме алгоритма. Можно разделить разветвляющиеся алгоритмы на три группы:
- «Обход» - при этом одна из веток не имеет операторов. Другими словами, происходит обход нескольких действий другой ветки.
- «Разветвление» - каждая ветка имеет определенный набор выполняемых действий.
- «Множественный выбор» - это разветвление, в котором есть несколько веток и каждая содержит в себе определенный набор выполняемых действий. Причем есть одна особенность - выбор направления напрямую зависит от того, какие заданы значения выражений, входящих в алгоритм.
Это простые алгоритмы, которые решаются очень просто. Теперь давайте перейдем к более сложным.
Циклический алгоритм
Здесь все предельно понятно - циклическая блок-схема представляет алгоритм, в котором многократно повторяются однотипные вычисления. По определению, цикл - это определенная последовательность каких-либо действий, выполняемая многократно (более, чем один раз). И можно выделить несколько типов циклов:
- У которых известно число повторений действий (их еще называют циклами со счетчиком).
- У которых число повторений неизвестно - с постусловием и предусловием.
Независимо от того, какой тип цикла используется для решения алгоритма, у него обязательно должна присутствовать переменная, при помощи которой происходит выход. Именно она определяет количество повторений цикла. Рабочая часть (тело) цикла - это определенная последовательность действий, которая выполняется на каждом шаге. А теперь более детально рассмотрим все типы циклов, которые могут встретиться при составлении алгоритмов и решении задач по информатике.
Циклы со счетчиками
На рисунке изображена простая блок-схема, в которой имеется цикл со счетчиком. Такой тип алгоритмов показывает, что заранее известно количество повторений данного цикла. И это число фиксировано. При этом переменная, считающая число шагов (повторений), так и называется - счетчик. Иногда в учебниках можно встретить иные определения - параметр цикла, управляющая переменная.
Блок-схема очень наглядно иллюстрирует, как работает цикл со счетчиком. Прежде чем приступить к выполнению первого шага, нужно присвоить начальное значение счетчику - это может быть любое число, оно зависит от конкретного алгоритма. В том случае, когда конечное значение меньше величины счетчика, начнет выполняться определенная группа команд, которые составляют тело цикла.
После того, как тело будет выполнено, счетчик меняется на величину шага счетчика, обозначенную буквой h. В том случае, если значение, которое получится, будет меньше конечного, цикл будет продолжаться. И закончится он лишь в тогда, когда конечное значение будет меньше, чем счетчик цикла. Только в этом случае произойдет выполнение того действия, которое следует за циклом.
Обычно в обозначениях блок-схем используется блок, который называется «Подготовка». В нем прописывается счетчик, а затем указываются такие данные: начальное и конечное значения, шаг изменения. На блок-схеме это параметры I н, Ik и h, соответственно. В том случае, когда h=1, величину шага не записывают. В остальных случаях делать это обязательно. Необходимо придерживаться простого правила - линия потока должна входить сверху. А линия потока, которая выходит снизу (или справа, в зависимости от конкретного алгоритма), должна показывать переход к последующему оператору.
Теперь вы полностью изучили описание блок-схемы, изображенной на рисунке. Можно перейти к дальнейшему изучению. Когда используется цикл со счетчиком, требуется соблюдать определенные условия:
- В теле не разрешается изменять (принудительно) значение счетчика.
- Запрещено передавать управление извне оператору тела. Другими словами, войти в цикл можно только из его начала.
Циклы с предусловием
Этот тип циклов применяется в тех случаях, когда количество повторений заранее неизвестно. Цикл с предусловием - это тип алгоритма, в котором непосредственно перед началом выполнения тела осуществляется проверка условия, при котором допускается переход к следующему действию. Обратите внимание на то, как изображаются элементы блок-схемы.
В том случае, когда условие выполняется (утверждение истинно), происходит переход к началу тела цикла. Непосредственно в нем изменяется значение хотя бы одной переменной, влияющей на значение поставленного условия. Если не придерживаться этого правила, получим «зацикливание». В том случае, если после следующей проверки условия выполнения тела цикла оказывается, что оно ложное, то происходит выход.
В блок-схемах алгоритмов допускается осуществлять проверку не истинности, а ложности начального условия. При этом из цикла произойдет выход только в том случае, если значение условия окажется истинным. Оба варианта правильные, их использование зависит от того, какой конкретно удобнее использовать для решения той или иной задачи. Такой тип цикла имеет одну особенность - тело может не выполниться в случае, когда условие ложно или истинно (в зависимости от варианта, который применяется для решения алгоритма).
Ниже приведена блок-схема, которая описывает все эти действия:
Что такое цикл с постусловием?
Если внимательно присмотреться, то этот вид циклов чем-то похож на предыдущий. Самостоятельно построить блок-схему, описывающую этот цикл, мы сейчас и попробуем. Особенность заключается в том, что неизвестно заранее число повторений. А условие задается уже после того, как произошел выход из тела. Отсюда видно, что тело, независимо от решения, будет выполняться как минимум один раз. Для наглядности взгляните на блок-схему, описывающую выполнение условия и операторов:
Ничего сложного в построении алгоритмов с циклами нет, достаточно в них только один раз разобраться. А теперь перейдем к более сложным конструкциям.
Сложные циклы
Сложные - это такие конструкции, внутри которых есть один или больше простых циклов. Иногда их называют вложенными. При этом те конструкции, которые охватывают иные циклы, называют «внешними». А те, которые входят в конструкцию внешних - внутренними. При выполнении каждого шага внешнего цикла происходит полная прокрутка внутреннего, как представлено на рисунке:
Вот и все, вы рассмотрели основные особенности построения блок-схем для решения алгоритмов, знаете принципы и правила. Теперь можно рассмотреть конкретные примеры блок-схем из жизни. Например, в психологии такие конструкции используются для того, чтобы человек решил какой-то вопрос:
Или пример из биологии для решения поставленной задачи:
Решение задач с блок-схемами
А теперь рассмотрим примеры задач с блок-схемами, которые могут попасться в учебниках информатики. Например, задана блок-схема, по которой решается какой-то алгоритм:
При этом пользователь самостоятельно вводит значения переменных. Допустим, х=16, а у=2. Процесс выполнения такой:
- Производится ввод значений х и у.
- Выполняется операция преобразования: х=√16=4.
- Выполняется условие: у=у 2 =4.
- Производится вычисление: х=(х+1)=(4+1)=5.
- Дальше вычисляется следующая переменная: у=(у+х)=(5+4)=9.
- Выводится решение: у=9.
На этом примере блок-схемы по информатике хорошо видно, как происходит решение алгоритма. Нужно обратить внимание на то, что значения х и у задаются на начальном этапе и они могут быть любыми.
8.2. Блок-схемы алгоритмовПри описании алгоритмов давно и успешно используются блок-схемы (Basic Flowchart). Построение блок-схем алгоритмов регламентируется ГОСТ 19.701-90 (ИСО 5807-85) "Единая система программной документации. Схемы алгоритмов программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения" . Данный государственный стандарт составлен на основе международного стандарта "ISO 5807-85. Information processing – Documentation symbols and conventions for data, program and system flowcharts, program network charts and system resources charts".
Согласно ГОСТ 19.701-90 под схемой понимается графическое представление определения, анализа или метода решения задачи. С помощью схем можно отобразить как статические, так и динамические аспекты системы. Символы, приведенные в государственном стандарте, могут использоваться в следующих типах схем :
Схемы данных – определяют последовательность обработки данных и их носители;
Схемы программ – отображают последовательность операций в программе (по сути, это и есть блок-схемы алгоритмов в традиционном понимании);
Схемы работы системы – отображают управление операциями и потоки данных в системе;
Схемы взаимодействия программ – отображают путь активации программ (модулей) и их взаимодействие с соответствующими данными;
Схемы ресурсов системы – отображают конфигурацию блоков данных и обрабатывающих блоков.
Как видно из приведенных выше типов схем, они могут использоваться не только для моделирования поведенческого аспекта, но и для задач функционального, информационного и компонентного проектирования.
При построении поведенческой модели системы используются основные принципы структурного подхода – принципы декомпозиции и иерархического упорядочения. Поведенческая модель представляет собой набор взаимосвязанных схем (диаграмм) с разным уровнем детализации, причем с каждым новым уровнем детализации система приобретает все более законченные очертания.
На схемах могут присутствовать следующие элементы графической нотации :
Символы данных – указывают на наличие данных, вид носителя или способ ввода-вывода данных;
Символы процесса – указывают операции, которые следует выполнить над данными;
Символы линий – указывают потоки данных между процессами и/или носителями данных, а также потоки управления между процессами;
Специальные символы – используются для облегчения написания и чтения схем.
Кроме деления по смысловому содержанию, каждую категорию символов (кроме специальных) делят на основные и специфические символы. Основной символ используется в тех случаях, когда точный вид процесса или носителя данных неизвестен или отсутствует необходимость в описании фактического носителя данных (процесса). Специфический символ используется в тех случаях, когда известен точный вид процесса или носителя данных и это необходимо отобразить на схеме. В следующей таблице приводятся элементы графической нотации блок-схем.
Таблица 8.1. Условные обозначения на блок-схемах
| № п/п | Символ | Наименование | Примечания | |
|
1. СИМВОЛЫ ДАННЫХ
Основные |
||||
| 1.1 | Данные | Данные, носитель которых не определен | ||
| 1.2 | Запоминающее устройство (ЗУ) | Данные, хранимые в виде, пригодном для автоматической обработки, носитель не определен | ||
| Специфические | ||||
| 1.3 | ОЗУ | Данные, хранящиеся в ОЗУ (оперативная память) | ||
| 1.4 | ЗУ с последовательным доступом | Данные, хранящиеся на магнитной ленте (магнитная лента, магнитофонная кассета) | ||
| 1.5 | ЗУ с прямым доступом | Данные, хранящиеся на жестких или гибких магнитных дисках, CD, DVD, ZIP и т.д. | ||
| 1.6 | Документ | Данные, представляемые не в компьютерном виде (на бумаге, на пленках и т.д.) | ||
| 1.7 | Ручной ввод | Данные, вводимые вручную с помощью клавиатуры, мыши, светового пера и т. д. | ||
| 1.8 | Карта | Данные на перфокартах, магнитных картах, картах со считываемыми метками и т.д. | ||
| 1.9 | Бумажная лента | Данные на бумажной ленте | ||
| 1.10 | Дисплей | Данные, отображаемые на экране монитора, сигнальные индикаторы и т.д. | ||
|
2. СИМВОЛЫ ПРОЦЕССА
Основной |
||||
| 2.1 | Процесс | Элементарная (атомарная) операция по обработке данных (например, n:=n+1) | ||
| Специфические | ||||
| 2.2 | Предопределенный процесс (процедура) | Процесс, состоящий из операций, описанных в другом месте (на другой схеме) | ||
| 2.3 | Ручная операция | Операция, выполняемая вручную | ||
| 2.4 | Подготовка | Подготовительные операции, выполняемые с целью модификации последующих операций (цикл с параметром ) | ||
| 2.5 | Решение | Операция с одним входом и несколькими альтернативными выходами, один из которых активизируется после проверки условия, записываемого внутри символа (операторы If-Then-Else или Case) | ||
| 2.6 | Параллельные действия | Параллельное выполнения двух и более операций | ||
| 2.7 | Границы цикла | Начало и конец цикла. Особенности работы цикла (инициализация, приращение, условие) записывается в начале или конце, в зависимости от того, где осуществляется его проверка (циклы с пред- или постусловием) | ||
|
3. СИМВОЛЫ ЛИНИЙ
Основной |
||||
| 3.1 | Линия | Поток данных или управления | ||
| Специфические | ||||
| 3.2 | Канал связи | Передача данных по каналу связи | ||
| 3.3 | Пунктирная линия | Альтернативная связь между двумя и более символами или для обводки комментируемого участка схемы | ||
| 4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СИМВОЛЫ | ||||
| 4.1 | ГОСТ | Соединитель | Используется для обрыва линий и их продолжения в другом месте. Обычно используется для обозначения взаимосвязанных частей схемы на разных листах. Внутри соединителя пишется номер соединения |
|
| ИСО | ||||
| 4.2 | Терминатор | Выход во внешнюю среду или вход из внешней среды (начало и конец процесса обработки данных [в этом случае внутри пишут "начало" или "конец"], источник или пункт назначения данных, начало и конец работы предопределенного процесса) | ||
| 4.3 | Получатель – отправитель | По функциональному назначению аналогичен символу "Терминатор" | ||
| 4.4 | ||||
Вам понадобится
- - трафарет для черчения блок-схем;
- - механический карандаш;
- - ластик;
- - бумага;
- - компьютер с доступом в интернет.
Инструкция
Начало и конец алгоритма обозначаются овалами. Внутри них помещают, соответственно, слова «Начало» и «Конец». От овала, символизирующего начало алгоритма, исходит одна стрелка вниз, к , символизирующему конец алгоритма, приходит стрелка сверху.
Шаги, соответствующие действиям, не связанным с вводом-выводом, обозначаются при помощи прямоугольников. Пример такого действия - вычисление и присвоение результата той или иной переменной. Стрелка от предыдущего шага приходит к прямоугольнику сверху, а снизу от него исходит стрелка к следующему шагу.
Для обозначения шагов, соответствующих операциям ввода-вывода, используются параллелограммы. Такие операции бывают двух видов: присвоение поступивших откуда-либо данных переменной и вывод данных из переменной в файл, порт, на , принтер и т.п.
Ветвления обозначаются ромбами. В верхний угол ромба приходит стрелка от предыдущего шага, а из его боковых углов исходят стрелки, как «Нет» и «Да». Они приходят, соответственно, к шагам, выполняемым при несоблюдении и соблюдении условия. Нижний угол ромба оставляется свободным. Само (например, равенство, строгое или нестрогое) внутри ромба.
Прямоугольник, боковые стенки которого двойные, олицетворяет переход к подпрограмме. После того как в подпрограмме встретился оператор возврата, продолжается выполнение основной программы. Внутри указывается название подпрограммы. Блок-схемы всех подпрограмм помещаются под блок-схемой основной программы либо на отдельных страницах.
Если вы желаете составлять блок-схемы в электронном виде, воспользуйтесь -приложением под названием Flowchart. При желании можно также освоить особые языки программирования, в которых сам процесс программирования заключается в составлении блок-схемы. Таких языков два: Дракон и HiAsm.
Источники:
- как начертить блок схему
Блок-схема является вариантом формализованной записи алгоритма или процесса. Каждый шаг алгоритма в данном представлении изображается в виде блоков различной формы, которые соединены между собой линиями. В блок-схеме можно отобразить все этапы решения любой задачи, начиная с ввода исходных данных, обработки операторами, выполнения цикличных и условных функций, и заканчивая операциями вывода результирующих значений.
Инструкция
Как правило, вначале алгоритма производится ввод исходных данных для решения поставленной задачи. Нарисуйте параллелограмм ниже линии так, чтобы он непрерывным продолжением схемы. В параллелограмме напишите производимое действие, обычно это операции данных с экрана (Read nInp) или других устройств. Важно, что введенные вами переменных в данном шаге будут использоваться в дальнейшем во всем теле блок-схемы.
Выполнение одной или группы операций, любая обработка данных (изменение значения или формы представления) обозначается в виде прямоугольника. Нарисуйте данную фигуру в нужном месте алгоритма при составлении блок-схемы. Внутри прямоугольника запишите производимые действия , например, операция присваивания записывается следующим образом: mOut = 10*nInp b + 5. Далее также для продолжения блок-схемы нарисуйте линию вниз.
Важной составляющей любого алгоритма и соответственно блок-схемы являются условные и цикличные операторы. У данных операторов один вход и два и или более альтернативных выхода. После вычисления условия, заданного оператором, дальнейший переход осуществляется лишь по одному пути. Нарисуйте вход в элемент в виде линии входящей в верхнюю вершину элемента.
Для задания оператора условия нарисуйте от данной линии ромб. Внутри фигуры укажите само условие и проведите линии, указывающие дальнейший переход в зависимости от его выполнения. Условие задается в общем случае операциями сравнения (>, <, =). Переход по линии вниз осуществляется при истинном условии, назад – при ложном. Укажите около выходных линий фигуры результаты условия (true, false). Невыполнение условия (false) возвращает к определенному шагу выше по телу алгоритма. Проведите линии под прямым углом от выхода с условия и до нужного оператора.
Цикличный оператор обозначается прямоугольниками со скошенными углами. Причем для рисования данного оператора используются две пограничные фигуры. Начало цикла задается фигурой со скошенными верхними углами, конец цикла – фигурой со скошенными нижними углами. В фигуре начала цикла укажите условие работы цикла и между пограничных фигур нарисуйте операторы цикла.
В завершении блок-схемы должен быть указан вывод результирующих данных на носители или на экран. Оператор вывода рисуется аналогично оператору ввода. Изобразите параллелограмм и внутри него операции вывода с использованием выходных переменных.
Блок-схема является универсальной формой выражения алгоритма, которая затем может быть переведена на любой язык программирования. Она создается в виде, пригодном для чтения человеком. Это позволяет проверить правильность составления алгоритма вручную.
Инструкция
На конце каждой из линий, соединяющих элементы блок-схемы друг с другом, наносите . Это позволит точнее определить очередность выполнения действий, особенно, если алгоритм является разветвленным.
