Графическое изображение технологического процесса, меню, схемы данных, схемы взаимодействия программ.

Псевдокод

Описание алгоритма на Псевдокоде

Алгоритм, написанный на специальном алгоритмическом языке, ближе к программе, но отличается от нее тем, что в одном алгоритмическом выражении может содержаться несколько операций. Форма записи алгоритма понятна человеку, но не понятна машине.

При этом не все алгоритмические языки имеют возможность непосредственного перевода на машинный язык. Те языки, которые обладают такой возможностью, относят к языкам программирования. Наиболее распространенными среди них в настоящее время являются СИ, Бейсик, Паскаль, Фортран.

Наибольшим приближением к тексту программы обладают алгоритмы, описанные посредством алгоритмического языка — псевдокода. (Понятие “псевдокод” является синонимом названия “почти программа”).

Основные идеи, заложенные в псевдокоде, сводятся к следующему:

алгоритм на псевдокоде делится на сегменты, каждый сегмент соответствует относительно самостоятельной законченной функции и может детализироваться в последующих сегментах, таким образом обеспечивается последовательная детализация алгоритма “сверху вниз”, а каждый сегмент в отдельности удовлетворяет критерию понятности;

правила псевдокода предусматривают удобную организацию управляющих структур типа “Принятие решения”, “Цикл”, что устраняет запутанность и повышает понятность сегментов;

оформление алгоритма на псевдокоде предусматривает средство повышения наглядности (а следовательно, понятности) — ступенчатую запись текста.

Приведенный выше термин “Принятие решения” — это процедура проверки выполнения какого—либо условия или комплекса условий и выбора направления (“ветви”, варианта) дальнейших действий. Например, выбор типа воротника при построении швейного изделия осуществляют с использованием структуры принятия решения.

Если в программе требуется много раз подряд выполнить одну и ту же последовательность действий, но каждый раз с новыми данными или с несколько изменившимися условиями, то такую процедуру называют циклом. Однократное выполнение последовательности действий называют шагом цикла. Для каждого цикла должно существовать условие окончания или выхода из цикла. Например, число шагов цикла может быть известно заранее. В других случаях это условие формируется и проверяется на каждом шаге цикла. Пример — ввод значений антропометрических данных для построения абриса: в этом случае количество параметров известно, т.е. известно количество шагов цикла. Кроме того, в цикл можно заложить условие проверки на корректность значений параметров и в случае ввода некорректных данных цикл будет завершен аварийно, с сообщением об ошибочных данных.

Основные правила псевдокода сводятся к следующему.

1. Описание действий на псевдокоде разделяют на сегменты. Каждый сегмент содержит описание законченной функции. Желательно, чтобы сегмент был обозрим (т.е. занимал не более одной страницы) и чтобы для его понимания не требовалось привлекать другие сегменты. Сегмент имеет следующий вид:

Наименование функции

Описание функции

Конец

Здесь “наименование функции” ¾ это текст на русском языке, служащий в качестве заголовка сегмента. Желательно, чтобы наименование начиналось с глагола в повелительном наклонении и подчеркивало, что требуется сделать в данном сегменте. Наименование функции может быть использовано в другом сегменте для ссылки на данный сегмент, т.е. для обозначения последовательности действий, описанной в данном сегменте. “Описание функции” — это текст, раскрывающий характер действий и условия их выполнения. Текст может быть записан как на естественном языке (в т.ч. в виде таблиц), так и любым другим способом (например, в виде последовательности математических формул). Для отделения последовательно выполняемых действий друг от друга используют привычные средства: красная строка, простановка номера и т.п. Конец — служебное слово, или слово—ограничитель. Здесь и далее в тексте на псевдокоде слова—ограничители будут написаны жирным шрифтом.

2. Для записи принятия решений и циклов предусмотрены управляющие структуры. С ними и связаны правила записи, которые отличают псевдокод от обычного текста. Основных управляющих структур четыре.

2.1. Структуру если—то—иначе используют, когда нужно описать проверку выполнения условия и выбор одного из двух действий в зависимости от выполнения или невыполнения данного условия. Структуру оформляют следующим образом:

если Обозначение условия то

Обозначение действий A

Иначе

Обозначение действий B

Все если

Структура если—то—иначе подразумевает следующее. Проверяется обозначенное условие. Если оно выполняется, то выполняются “Действия A”. Если условие не выполняется, то выполняются “Действия B”. Вторая часть структуры (после слова иначе) может быть опущена. В этом случае, если условие не выполняется, то не выполняются никакие действия.

Пример

если число A > 138 то

записать его в массив AM(I)

Иначе

записать его в массив BM(I)

Все если

2.2.    Структуру выбор используют, если существует Т вариантов действий, причем выбор варианта зависит от значения некоторой переменной (т.е. в отличии от предыдущей структуры структура выбор реализует многопозиционный переключатель). Структура оформляется следующим образом:

выбор Обозначение переменной из

случай 1 (Значение переменной 1)

     Обозначение действия A

случай 2 (Значение переменной 2)

     Обозначение действий B

случай N (Значение переменной N)

     Обозначение действий Z

Все выбор

Структура выбор подразумевает следующее. Имеется некоторая ”переменная”, которая может принимать несколько значений, и для каждого значения есть свой вариант действий. Проводится проверка значения переменной. Далее ищется вариант действий — “случай”, соответствующий данному значению переменной. Если такой случай найден, то выполняются действия, соответствующие этому случаю. Прочие действия, описанные в структуре выбор, не выполняются.

Пример

выбор по типу данных из

случай 1 (числовые данные)

     Изменить знак числа на обратный

случай 2 (текстовые данные)

     Печатать текст

случай 3 (логические данные)

     Проверить истинность

Все выбор

2.3.    Структуру пока—цикл используют, если последовательность действий требуется выполнять многократно. Действия в цикле повторяют до тех пор, пока выполняется некоторое условие. Причем цикл начинается с проверки условия, и если оно перед началом цикла не выполняется, то действия в цикле не выполняются ни разу. Структура оформляется следующим образом:

пока Обозначение условия цикл

Обозначение действий

Все цикл пока

2.4.    Структуру цикл¾до используют для тех же целей, что и предыдущую структуру. Отличие состоит в том, что действия в цикле повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто выполнение условия; проверка условия происходит после выполнения действий, т.е., по крайней мере, один шаг цикла будет сделан в любом случае.

Структура оформляется следующим образом:

цикл до Обозначение условия

Обозначение действий

Все цикл до

Применение указанных структур цикла осуществляют исходя из целесообразности их использования при решении задачи. В одних случаях удобнее бывает структура пока—цикл, в других — цикл—до.

Пример построения цикла:

Ввести последовательность значений чисел

Ввести количество значений чисел N

J=1

цикл до ввода значения последнего числа (J=N)

Ввести значение J—го числа

Увеличить J на единицу

Все цикл до

В рассмотренных структурах “Обозначение действий” следует понимать как последовательность, содержащую наименования простых действий или функций (сегментов) и (или) управляющие структуры псевдокода. Таким образом, структуры могут быть вложены одна в другую. Это позволяет описать любую логику действий с помощью указанных четырех структур.

3. Помимо управляющих структур в псевдокоде существуют правила ступенчатой записи, которые также повышают формализованность и наглядность текста на псевдокоде по сравнению с обычным текстом.

Правила ступенчатой записи состоят в следующем:

· Каждое обозначение действия в последовательности должно начинаться с новой строки.

· Каждое последующее обозначение действия должно начинаться с той же позиции, что и предыдущее обозначение.

· В сегменте описание функции должно смещаться на три позиции вправо относительно наименования функции (и слова конец) как показано выше.

· При записи управляющих структур должны соблюдаться сдвиги на три позиции обозначения действий относительно служебных слов. Правила сдвига наглядно иллюстрируют приведенные выше примеры.

Ступенчатая запись позволяет легко выделить управляющие структуры, что особенно важно при использовании вложенных структур.

4. Наряду с описанием действий, подчиняющимся определенным правилам, в псевдокоде допускается запись любых пояснений, справочных данных в форме комментариев. Правила записи комментариев не определены, однако предполагается выделять комментарии так, чтобы они не были восприняты как описания функций (например, заключать их в скобки).

Пример

фрагмента алгоритма, содержащего два последовательных сегмента:

Отобрать значения чисел и вывести на экран

Ввести последовательность значений N чисел

Отобрать отрицательные числа в массив A, а

положительные и 0 в массив B

Ввести имя массива для сортировки

выбор по имени массива для сортировки из

     случай 1 (массив A)

Отсортировать значения чисел в порядке убывания

случай 2 (массив B)

Отсортировать значения чисел в порядке возрастания

   все выбор

Вывести значения чисел отсортированного массива на экран

Конец

Отсортировать значения чисел в порядке убывания

в массиве C

Определить количество чисел L

I=1

пока не проверено значение предпоследнего числа

(I=<L—1) цикл

     J=I+1

     пока не проверено значение последнего числа

     (J£L) цикл

          если C(I)<C(J) то

               R=C(I)

               C(I)=C(J)

               C(J)=R

          все если

     все цикл пока

все цикл пока

Конец

(Далее предполагаются другие сегменты, в которых сущность действий должна быть раскрыта полностью с учетом всех подробностей, не оставляя никакой неоднозначности.)

Описание действий на псевдокоде представляет собой иерархическую систему сегментов, где наименование функции встретившееся в последовательности действий внутри сегмента верхнего уровня, является заголовком сегмента нижнего уровня, т.е. раскрывается в этом сегменте (как в предыдущем примере). Таким образом, псевдокод обеспечивает иерархическое описание “сверху вниз”. При этом стремятся к тому, чтобы каждый сегмент был максимально понятен без обращения к другим сегментам, что обеспечивают путем последовательной декомпозиции задачи. Первоначально (в первом сегменте) действия описывают от начала до конца, при этом отражают один или несколько принципиальных моментов, а другие (возможно и очень важные) детали остаются непроработанными, в расчете на то, что нераскрытые действия будут развернуты в следующих (подчиненных) сегментах, а пока известны результаты этих действий. Такой же подход применяют к каждому следующему сегменту.

Положительным свойством псевдокода является то, что в большинстве языков программирования каждой из приведенной структуры псевдокода соответствует вполне определенная функция или оператор. Например, в Паскале структуре если—то—иначе соответствует оператор IF, структуре выбор — CASE, структуре пока—цикл — функция WHILE.

 

Задания

Задания выдаются преподавателем в процессе выполнения практической работы

Схема программы

Графическое изображение технологического процесса, меню, схемы данных, схемы взаимодействия программ.

Графическое изображение технологического процесса, меню, схемы данных, схемы взаимодействия программ регламентируются единой системой программной документации, «ГОСТ 19.701–90 (ИСО 5807–85) Схемы алгоритмов, программ данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения»

Указанный стандарт распространяется на условные обозначения (символы и схемы алгоритмов, программ, данных и систем) и устанавливает правила выполнения схем, используемых для отображения различных видов задач обработки данных и средств их решения.

Стандарт не распространяется на форму записей и обозначений, помещаемых внутри символов или рядом с ними и служащих для уточнения выполняемых ими функций.

Общие положения

Схемы алгоритмов, программ, данных и систем состоят из имеющих заданное значение символов, краткого пояснительного текста и соединяющих линий.

Схемы могут использоваться на различных уровнях детализации, причем число уровней зависит от размеров и сложности задачи обработки данных. Уровень детализации должен быть таким, чтобы различные части и взаимосвязи между ними были понятны в целом.

В стандарте определены символы, предназначенные для использования в документации по обработке данных, и приведено руководство по условным обозначениям для применения их в:

1) схемах данных;

2) схемах программ;

3) схемах работы системы;

4) схемах взаимодействия программ;

5) схемах ресурсов системы.

Схема данных

Схемы данных, отображают путь данных при решении задач и определяют этапы обработки, а также различные применяемые носители данных.

Схема данных состоит из:

1) символов данных (символы данных могут также указывать вид носителя данных);

2) символов процесса, который следует выполнить над данными (символы процесса могут также указывать функции, выполняемые вычислительной машиной);

3) символов линий, указывающих потоки данных между процессами и (или) носителями данных;

4) специальных символов, используемых для облегчения написания и чтения схемы.

Символы данных предшествуют и следуют за символами процесса. Схема данных в основном начинается и заканчивается символами данных.

Схема программы.

Схемы программ отображают последовательность операций в программе.

Схема программы состоит из:

1) символов процесса, указывающих фактические операции обработки данных (включая символы, определяющие путь, которого следует придерживаться с учетом логических условий);

2) линейных символов, указывающих поток управления;

3) специальных символов, используемых для облегчения написания и чтения схемы.

Схема работы системы

Схемы работы системы отображают управление операциями и поток данных в системе.

Схема работы системы состоит из:

1) символов данных, указывающих на наличие данных (символы данных могут также указывать вид носителя данных);

2) символов процесса, указывающих операции, которые следует выполнить над данными, а также определяющих логический путь, которого следует придерживаться;

3) линейных символов, указывающих потоки данных между процессами и (или) носителями данных, а также поток управления между процессами;

4) специальных символов, используемых для облегчения написания и чтения блок-схемы.