Что такое блок-схемы, или Как нарисовать алгоритм

Что такое блок-схемы, или Как нарисовать алгоритм

Если у вас в школе были уроки по информатике, то вы наверняка рисовали и читали блок-схемы. Если нет, то знайте: алгоритмы можно описывать не только словесно, но и графически.

Блок-схемы — это геометрические фигуры, соединённые между собой стрелками. Овалы, прямоугольники, ромбы и другие фигуры обозначают отдельные шаги алгоритма, а стрелки указывают направление потока данных. При этом в каждый блок записывается команда в виде логического или математического выражения.

С помощью этого нехитрого набора фигур можно нарисовать схему практически любого алгоритма. Другие фигуры блок-схем вы найдёте в документации к  ГОСТ 19.701-90 .

Блок-схемы можно рисовать в Microsoft Visio и в Google Docs ( Вставка  →  Рисунок  →  Новый + ). Также есть специальные сервисы: например, облачный  Draw.io  и десктопные  Dia  и  yEd .

А теперь разберёмся, какими бывают алгоритмы, напишем примеры на Python и нарисуем для них блок-схемы.

Виды алгоритмов и примеры

• Линейные алгоритмы
• Ветвящиеся алгоритмы
• Циклические алгоритмы
• Рекурсивные алгоритмы

Линейные алгоритмы

В линейных алгоритмах действия идут последовательно, одно за другим. Такие программы — самые простые, но на практике они встречаются редко.

Пример. Напишите программу, которая умножает число, введённое пользователем, на 100 и выводит результат на экран.

Последовательность действий уже изложена в задании: ввести число → умножить на 100 → вывести результат. Переведём это на язык блок-схем:

Линейные алгоритмы

Ветвящиеся алгоритмы

В ветвящихся алгоритмах ход программы зависит от значения логического выражения в блоке «Условие». По большому счёту, любое логическое выражение сводится к выбору между истиной (True, «1») или ложью (False, «0»).

Пример. Напишите программу, которая запрашивает у пользователя возраст. Если он равен или больше 18, программа выводит приветствие, увеличивает значения счётчика посетителей на 1 и прощается, а если меньше — сразу прощается и завершает работу.

Чтобы изобразить ход решения, воспользуемся условным блоком. Во всех схемах его обозначают ромбом с вписанным условием:

Ветвящиеся алгоритмы

Циклические алгоритмы

Такие алгоритмы содержат циклы — наборы действий, которые выполняются несколько раз. Количество повторений может задаваться целым числом или условием. В некоторых случаях, например, в операционных системах и прошивках микроконтроллеров, используются бесконечные циклы.

Пример. Напишите программу, которая циклично увеличивает значения счётчика на 1 и на каждом шаге выводит его значение. Когда значение счётчика достигнет 10, программа должна завершиться.

В основе нашего решения будет лежать следующее условие: если значение счётчика меньше 10 — прибавить 1, иначе — завершить работу. Вот как это выглядит в виде блок-схемы:

Циклические алгоритмы

Рекурсивные алгоритмы

Рекурсия — это явление, при котором система вызывает саму себя, но с другими входными данными. Такие алгоритмы используют для обхода словарей в глубину, вычисления факториала, расчёта степеней и других практических задач. В целом всё это можно сделать с помощью циклов, но код рекурсивных функций более лаконичен и удобочитаем.

Пример. Пользователь вводит число n. Посчитайте его факториал и выведите результат на экран.

Рекурсивные алгоритмы

Заключение

На практике чисто последовательные, условные или циклические алгоритмы встречаются редко, но вместе они позволяют создать решение любой сложности.

Есть и другие классификации алгоритмов. Например, по множеству решаемых задач их можно разделить на численные, поисковые, сортировочные, строковые, сетевые и криптографические. А по точности получаемых результатов — на нормальные и стохастические (вероятностные).