В наше время с построением различного рода диаграмм и блок-схем сталкивается каждый дизайнер и программист. Когда информационные технологии еще не занимали такую важную часть нашей жизни, рисование этих конструкций приходилось производить на листе бумаги. К счастью, теперь все эти действия выполняются с помощью автоматизированного программного обеспечения, устанавливаемого на компьютер пользователя.
В интернете довольно легко найти огромное количество редакторов, предоставляющих возможность создания, редактирования и экспорта алгоритмической и деловой графики. Однако не всегда легко разобраться в том, какое именно приложение необходимо в конкретном случае.
В силу своей многофункциональности, продукт от компании Microsoft может пригодится как профессионалам, не один год занимающимся построением различных конструкций, так и обычным пользователям, которым необходимо нарисовать простую схему.
Как и любая другая программа из серии Microsoft Office, Visio имеет все необходимые для комфортной работы инструменты: создание, редактирование, соединение и изменение дополнительных свойств фигур. Реализован и специальный анализ уже построенной системы.
Dia
На втором месте в данном списке вполне справедливо располагается Dia, в которой сосредоточены все необходимые современному пользователю функции для построения схем. К тому же, редактор распространяется на бесплатной основе, что упрощает его использование в образовательных целях.
Огромная стандартная библиотека форм и связей, а также уникальные возможности, не предлагаемые современными аналогами — это ждет пользователя при обращении к Диа.
Flying Logic
Если вы ищете софт, с помощью которого можно быстро и легко построить необходимую схему, то программа Flying Logic — это именно то, что вам нужно. Здесь отсутствует громоздкий сложный интерфейс и огромное количество визуальных настроек диаграмм. Один клик — добавление нового объекта, второй — создание объединения с другими блоками. Еще можно объединять элементы схемы в группы.
В отличие от своих аналогов, данный редактор не располагает большим количеством различных форм и связей. Плюс ко всему, существует возможность отображения дополнительной информации на блоках, о чем подробно рассказано в обзоре на нашем сайте.
BreezeTree Software FlowBreeze
FlowBreeze — это не отдельная программа, а подключаемый к самостоятельный модуль, в разы облегчающий разработку диаграмм, блок-схем и прочих инфографик.
Безусловно, ФлоуБриз — это ПО, по большей части предназначенное для профессиональных дизайнеров и им подобных, которые разбираются во всех тонкостях функционала и понимают, за что отдают деньги. Среднестатистическим пользователям будет крайне сложно разобраться в редакторе, особенно учитывая интерфейс на английском языке.
Edraw MAX
Как и предыдущий редактор, Edraw MAX — это продукт для продвинутых пользователей, профессионально занимающихся подобной деятельностью. Однако, в отличие от FlowBreeze, он является самостоятельным программным обеспечением с несчетным количеством возможностей.
По стилю интерфейса и работы Edraw очень напоминает . Не зря его называют главным конкурентом последнего.
AFCE Редактор Блок-Схем (Algorithm Flowcharts Editor)
Данный редактор является одним из наименее распространенных среди представленных в данной статье. Вызвано это тем, что его разработчик — обычный преподаватель из России — полностью забросил разработку. Но его продукт все-равно пользуется некоторым спросом на сегодняшний день, поскольку отлично подходит любому школьнику или студенту, который изучает основы программирования.
Вдобавок к этому программа является полностью бесплатной, а ее интерфейс выполнен исключительно на русском языке.
FCEditor
Концепция программы FCEditor кардинально отличается от других представленных в данной статье. Во-первых, работа происходит исключительно с алгоритмическими блок-схемами, которые активно используются в программировании.
Во-вторых, ФСЭдитор самостоятельно, в автоматическом режиме строит все конструкции. Все что необходимо пользователю — это импортировать готовый исходный код на одном из доступных языков программирования, после чего экспортировать конвертированный в схему код.
BlockShem
В программе BlockShem, к сожалению, представлено намного меньше функций и удобств для пользователей. Полностью отсутствует автоматизация процесса в любом виде. В БлокСхеме пользователь должен вручную рисовать фигуры, а после объединять их. Данный редактор скорее относится к графическим, нежели к объектным, предназначенным для создания схем.
Библиотека фигур, к сожалению, в этой программе крайне бедна.
Как видите, существует большой выбор софта, предназначенного для построения блок-схем. Причем различаются приложения не только количеством функций — некоторые из них предполагают фундаментально другой принцип работы, отличимый от аналогов. Поэтому сложно посоветовать, каким редактором пользоваться — каждый может подобрать именно тот продукт, который ему необходим.
Блок схемы онлайн представляют собой графическую модель алгоритма, в которой шаги отображаются с помощью блоков, а связи – соединяющими блоки линиями.
Это универсальный и наглядный способ представления логики работы программы или процесса, доступный для понимания даже неспециалистам.
Часто к составлению блок-схем прибегают именно программисты.
Для чего нужна блок-схема программисту?
Язык блок-схем (UML, flowchart) – это уникальный способ общения программиста с заинтересованными непрограммистами, а также элемент документации на продукт программного типа.
В простых случаях для объяснения функционирования фрагмента кода или простенькой программки блок-схему можно создать с помощью любого .
Но когда в программе сотни-тысячи строк, несколько десятков модулей, то лучше воспользоваться специальными программами, которые выполняютпостроение блок схемпо исходному коду.
Программы и онлайн-сервисы для построения блок-схем
При возникновении проблемы, современный способ мышления сразу же предлагает воспользоваться возможностями и поискать онлайн-сервис, который решил бы проблему.
Поэтому часто ищут сервисы, которые строят по коду блок-схемы онлайн по коду, например, Delphi, Паскаль и даже блок-схемы по коду с++.
Ввиду специфики, встречающиеся в сети наскоро собранные сервисы очень часто не соответствуют минимальным требованиям:
- не поддерживают ряд операторов языка программирования и в результате неправильно строят схему;
- построенные схемы не выдерживают критики в отношении аккуратности прорисовки;
- невозможность сохранить построенную схему в требуемом формате и т.д.
Намного эффективней искать программные приложения с требуемой функциональностью. Что касается онлайн-сервисов.
То внимания достойны универсальные оболочки для построения блок-схем и уникальная пока библиотека .
FCeditor
FCeditor– это простая и симпатичная программа, которая позволяет создавать программный код из файлов.pas (Паскаль, Delfi) и.cs (С#).
Для преобразования имеющегося файла с кодом достаточно импортировать его в программу («Файл – Импортировать»…).
По завершении анализа файла в левой части появится дерево классов, в панели вкладок – вкладка файла, во вкладке файла – вкладки схем каждого из методов и схемы всей программы, а также вкладка кода.
Обратите внимание! Аккуратную блок-схему можно экспортировать в один из популярных графических форматов (jpg, bmp, png, gif и tiff).
К преимуществам программы можно отнести русский интерфейс.
Autoflowchart
ПрограммаAutoflowchart,при своем минималистичном оформлении, предоставляет удобный и информативный интерфейс.
Главное окно разделено на три части: древовидное представление кода, текст кода и в правой части - большое поле, в котором отображается блок-схема.
В программе реализована функция подсветки соответствующих элементов (на схеме, в коде и древовидной структуре) и сворачивания вложенных структур.
Доступен экспорт не только файлы графических форматов, но и в популярные офисные приложения – документ , Visio, а также в виде файла SVG или .
К тому же, код можно редактировать непосредственно в программе с моментальным отображением изменений в схеме.
Поддерживает множество языков программирования: Pascal, Delphi, C++.
Code Visual to Flowchart v6.0
Впечатляющей функциональностью отличается программаCode Visual to Flowchart v6.0.
Интерфейс представлен окном с тремя полями.
В левой части находятся вкладки со структурой проекта и структурой классов, в центральной части – код программы, в правой – блок схема выделенного фрагмента.
Пожалуй, необходимые начало и конец, преобразуемого в блок-схему кода, – особенность этой программы.
Схема может быть экспортирована в форматы продуктов пакета , в графический формат bmp или png.
Важно! Все упомянутые программы предоставляются на платной основе и чтобы задействовать полный функционал программ, нужно оплатить право их использования.
Блок-схема может также служить инструментом первичной разработки программы.
Программист сначала продумывает и фиксирует логику работы будущего программного кода с помощью блок-схемы.
После этого с опорой на схему пишется непосредственно программный код.
Для удобного построения блок-схем существуют онлайн-сервисы. Давайте подробнее остановимся на draw.io и google charts.
Draw.io
Draw.ioможно назвать универсальным онлайн-редактором блок-схем. В нем пользователю предоставляется множество разнообразных наборов блоков и удобный инструментарий.
Любой блок может быть отформатирован и видоизменен, можно создавать собственные виды блоков и использовать внешние картинки из файлов.
Готовую схему можно импортировать в виде документа офисного приложения (), графического растрового (png, gif и jpg) или векторного (svg) файла.
Этот сервис с обширными функциональными возможностями не требует оплаты за использование – он бесплатный.
Google chart
Своеобразный и богатый инструмент для создания диаграмм, схем и визуализаций –Google chart API.
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.
Схема — это абстракция какого-либо процесса или системы, наглядно отображающая наиболее значимые части . Схемы широко применяются с древних времен до настоящего времени — чертежи древних пирамид, карты земель, принципиальные электрические схемы. Очевидно, древние мореплаватели хотели обмениваться картами и поэтому выработали единую систему обозначений и правил их выполнения. Аналогичные соглашения выработаны для изображения схем-алгоритмов и закреплены ГОСТ и международными стандартами.
На территории Российской Федерации действует единая система программной документации (ЕСПД) , частью которой является Государственный стандарт — ГОСТ 19.701-90 «Схемы алгоритмов программ, данных и систем» . Не смотря на то, что описанные в стандарте обозначения могут использоваться для изображения схем ресурсов системы, схем взаимодействия программ и т.п., в настоящей статье описана лишь разработка схем алгоритмов программ.
Рассматриваемый ГОСТ практически полностью соответствует международному стандарту ISO 5807:1985 .
Элементы блок-схем алгоритмов
Блок-схема представляет собой совокупность символов, соответствующих этапам работы алгоритма и соединяющих их линий. Пунктирная линия используется для соединения символа с комментарием. Сплошная линия отражает зависимости по управлению между символами и может снабжаться стрелкой. Стрелку можно не указывать при направлении дуги слева направо и сверху вниз. Согласно п. 4.2.4, линии должны подходить к символу слева, либо сверху, а исходить снизу, либо справа.
Есть и другие типы линий, используемые, например, для изображения блок-схем параллельных алгоритмов, но в текущей статье они, как и ряд специфических символов, не рассматриваются. Рассмотрены лишь основные символы, которых всегда достаточно студентам.
Терминатор начала и конца работы функции | Терминатором начинается и заканчивается любая функция. Тип возвращаемого значения и аргументов функции обычно указывается в комментариях к блоку терминатора. |
| В ГОСТ определено множество символов ввода/вывода, например вывод на магнитные ленты, дисплеи и т.п. Если источник данных не принципиален, обычно используется символ параллелограмма. Подробности ввода/вывода могут быть указаны в комментариях. |
| В блоке операций обычно размещают одно или несколько (ГОСТ не запрещает) операций присваивания, не требующих вызова внешних функций. |
| Блок в виде ромба имеет один вход и несколько подписанных выходов. В случае, если блок имеет 2 выхода (соответствует оператору ветвления), на них подписывается результат сравнения — «да/нет». Если из блока выходит большее число линий (оператор выбора), внутри него записывается имя переменной, а на выходящих дугах — значения этой переменной. |
| Вызов внешних процедур и функций помещается в прямоугольник с дополнительными вертикальными линиями. |
| Символы начала и конца цикла содержат имя и условие. Условие может отсутствовать в одном из символов пары. Расположение условия, определяет тип оператора, соответствующего символам на языке высокого уровня — оператор с предусловием (while) или постусловием (do … while). |
| Символ «подготовка данных» в произвольной форме (в ГОСТ нет ни пояснений, ни примеров), задает входные значения. Используется обычно для задания циклов со счетчиком. |
| В случае, если блок-схема не умещается на лист, используется символ соединителя, отражающий переход потока управления между листами. Символ может использоваться и на одном листе, если по каким-либо причинам тянуть линию не удобно. |
| Комментарий может быть соединен как с одним блоком, так и группой. Группа блоков выделяется на схеме пунктирной линией. |
Операции ввода и вывода данных
Выполнение операций над данными
Блок, иллюстрирующий ветвление алгоритма
Вызов внешней процедуры
Начало и конец цикла
Подготовка данных
Соединитель
КомментарийПримеры блок-схем
В качестве примеров, построены блок-схемы очень простых алгоритмов сортировки, при этом акцент сделан на различные реализации циклов, т.к. у студенты делают наибольшее число ошибок именно в этой части.
Сортировка вставками
Массив в алгоритме сортировки вставками разделяется на отсортированную и еще не обработанную части. Изначально отсортированная часть состоит из одного элемента, и постепенно увеличивается.
На каждом шаге алгоритма выбирается первый элемент необработанной части массива и вставляется в отсортированную так, чтобы в ней сохранялся требуемый порядок следования элементов. Вставка может выполняться как в конец массива, так и в середину. При вставке в середину необходимо сдвинуть все элементы, расположенные «правее» позиции вставки на один элемент вправо. В алгоритме используется два цикла — в первом выбираются элементы необработанной части, а во втором осуществляется вставка.
Блок-схема алгоритма сортировки вставками В приведенной блок-схеме для организации цикла используется символ ветвления. В главном цикле (i < n) перебираются элементы необработанной части массива. Если все элементы обработаны — алгоритм завершает работу, в противном случае выполняется поиск позиции для вставки i-того элемента. Искомая позиция будет сохранена в переменной j в результате выполнения внутреннего цикла, осуществляющем сдвиг элементов до тех пор, пока не будет найден элемент, значение которого меньше i-того .
На блок-схеме показано каким образом может использоваться символ перехода — его можно использовать не только для соединения частей схем, размещенных на разных листах, но и для сокращения количества линий. В ряде случаев это позволяет избежать пересечения линий и упрощает восприятие алгоритма.
Сортировка пузырьком
Сортировка пузырьком , как и сортировка вставками , использует два цикла. Во вложенном цикле выполняется попарное сравнение элементов и, в случае нарушения порядка их следования, перестановка. В результате выполнения одной итерации внутреннего цикла, максимальный элемент гарантированно будет смещен в конец массива. Внешний цикл выполняется до тех пор, пока весь массив не будет отсортирован.
Блок-схема алгоритма сортировки пузырьком На блок-схеме показано использование символов начала и конца цикла. Условие внешнего цикла (А) проверяется в конце (с постусловием ), он работает до тех пор, пока переменная hasSwapped имеет значение true. Внутренний цикл использует предусловие для перебора пар сравниваемых элементов. В случае, если элементы расположены в неправильном порядке, выполняется их перестановка посредством вызова внешней процедуры (swap ). Для того, чтобы было понятно назначение внешней процедуры и порядок следования ее аргументов, необходимо писать комментарии. В случае, если функция возвращает значение, комментарий может быть написан к символу терминатору конца.
Сортировка выбором
В сортировке выбором массив разделяется на отсортированную и необработанную части. Изначально отсортированная часть пустая, но постепенно она увеличивается. Алгоритм производит поиск минимального элемента необработанной части и меняет его местами с первым элементом той же части, после чего считается, что первый элемент обработан (отсортированная часть увеличивается).
Блок-схема сортировки выбором На блок-схеме приведен пример использования блока «подготовка», а также показано, что в ряде случаев можно описывать алгоритм более «укрупнённо» (не вдаваясь в детали). К сортировке выбором не имеют отношения детали реализации поиска индекса минимального элемента массива , поэтому они могут быть описаны символом вызова внешней процедуры. Если блок-схема алгоритма внешней процедуры отсутствует, не помешает написать к символу вызова комментарий, исключением могут быть функции с говорящими названиями типа swap, sort , … .
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.