Алгоритмы и средства их описания. Основные элементы.

Как уже отмечалось, под алгоритмом понимается совокупность действий, необходимых для решения задачи. Алгоритм отличается от программы тем, что в нем содержится только описание действий, производимых над данными, но полностью отсутствуют какие-либо описания данных. Алгоритмы содержат определение пошагового процесса обработки данных с описанием преобразований данных и функций управления.

Основные свойства любого алгоритма:

Любой алгоритм обладает следующими свойствами:

Дискретность. Выполнение алгоритма разбивается на последовательность элементарных действий – шагов. Каждое действие должно быть закончено исполнителем прежде, чем он перейдет к выполнению следующего действия. Произвести каждое отдельное действие исполнителю предписывает специальное указание в записи алгоритма, называемое командой.

Точность или детерминированность. Запись алгоритма должна быть такой, чтобы, выполнив очередную команду, исполнитель точно знал, какую команду надо выполнять следующей.

Понятность. Каждый алгоритм строится в расчете на конкретного исполнителя, который должен быть в состоянии выполнить каждую команду алгоритма в строгом соответствии с ее назначением.

Результативность. При точном исполнении всех предписаний алгоритма процесс должен завершится за конечное число шагов и при этом должен быть получен какой-либо ответ на поставленную задачу. В качестве одного из возможных решений может быть установление того факта, что задача не имеет решения

Массовость. помощью одного и того же алгоритма можно решать однотипные задачи и делать это неоднократно. Свойство массовости значительно увеличивает практическую ценность алгоритмов.

Средства описания алгоритмов:

К настоящему времени сложились пять наиболее употребительных способов записи: словесный, формульно-словесный, графический, при помощи псевдокодов и языков программирования.

Словесное задание описывает алгоритм – инструкцию о выполнении действий в определенной последовательности с помощью слов и предложений естественного языка. Форма изложения произвольна и устанавливается разработчиком.

В формульно-словесномспособе записи инструкция о действиях содержит формальные символы и выражения (формулы) в сочетании со словесными пояснениями.

Графическая запись или схема– это изображение алгоритма с помощью геометрических фигур, называемых блоками. Последовательность блоков и соединительных линий образуют схему.

Наряду со схемами для изображения алгоритмов широко используется псевдокод. Псевдокодом называется система правил записи алгоритма с использованием набора определенных конструкций для описания управляющих действий.

Последним способом записи алгоритмов является язык программирования. Рассмотренные выше способы удобны для программиста, но не приемлемы для ЭВМ, поскольку они не могут быть однозначно поняты.

Язык программирования – это знаковая система, предназначенная для описания процессов решения задач и их реализации на ЭВМ. Реализация означает, что описания могут быть введены в ЭВМ и однозначно ею поняты. К языкам программирования относятся языки команд или машинные языки и языки высокого уровня.

Основные элементы:

Наименование	Обозначение	Функция
Терминатор (пуск-останов)		Элемент отображает вход из внешней среды или выход из нее (наиболее частое применение − начало и конец программы). Внутри фигуры записывается соответствующее действие.
Процесс		Выполнение одной или нескольких операций, обработка данных любого вида (изменение значения данных, формы представления, расположения). Внутри фигуры записывают непосредственно сами операции, например, операцию присваивания: a = 10*b + c.
Решение		Отображает решение или функцию переключательного типа с одним входом и двумя или более альтернативными выходами, из которых только один может быть выбран после вычисления условий, определенных внутри этого элемента. Вход в элемент обозначается линией, входящей обычно в верхнюю вершину элемента. Если выходов два или три то обычно каждый выход обозначается линией, выходящей из оставшихся вершин (боковых и нижней). Если выходов больше трех, то их следует показывать одной линией, выходящей из вершины (чаще нижней) элемента, которая затем разветвляется. Соответствующие результаты вычислений могут записываться рядом с линиями, отображающими эти пути. Примеры решения: в общем случае − сравнение (три выхода: >, <, =); в программировании − условные операторы if (два выхода: true, false) и case (множество выходов).
Предопределенный процесс		Символ отображает выполнение процесса, состоящего из одной или нескольких операций, который определен в другом месте программы (в подпрограмме, модуле). Внутри символа записывается название процесса и передаваемые в него данные. Например, в программировании − вызов процедуры или функции.
Данные (ввод-вывод)		Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или отображения результатов обработки (вывод). Данный символ не определяет носителя данных (для указания типа носителя данных используются специфические символы).
Цикл		Условия цикла и приращения записываются внутри символа цикла. Вход обозначается линией входящей в верхнее основание элемента. Ниже под циклом находятся последовательно расположенные операции (элементы схем алгоритма), которые замыкаются обратно в в цикл (в левую вершину шестиугольника). Выходом из цикла является правая вершина шестиугольника.
Соединитель		Символ отображает вход в часть схемы и выход из другой части этой схемы. Используется для обрыва линии и продолжения ее в другом месте (пример: разделение блок-схемы, не помещающейся на листе). Соответствующие соединительные символы должны иметь одно (при том уникальное) обозначение.
Комментарий		Используется для более подробного описания шага, процесса или группы процессов. Описание помещается со стороны квадратной скобки и охватывается ей по всей высоте. Пунктирная линия идет к описываемому элементу, либо группе элементов (при этом группа выделяется замкнутой пунктирной линией). Также символ комментария следует использовать в тех случаях, когда объем текста в каком-либо другом символе (например, символ процесса, символ данных и др.) превышает его объем.