Двадцать вопросов, которые помогают разработать алгоритм
Как разработать алгоритм, решающий сложную задачу? Многие считают, что для этого нужно «испытать озарение», что процесс этот не вполне рационален и зависит от творческой силы или таланта.
На самом деле решение любой задачи сводится к сбору информации о наблюдаемом объекте. Причем этот принцип применим как для решения самых сложных научно-исследовательских задач, так и для решения прикладных задач. Работа изобретателя напоминает не столько работу волшебника, сколько путешествие первооткрывателя по неизведанной территории. Главное качество хорошего изобретателя – умение собирать информацию.
Если вы хотите решить сложную задачу, собирайте информацию в самых разных направлениях. Ответив на следующие 20 вопросов, вы легко выстроите план работы над задачей.
Вопрос №1. Кто?
Начиная решать определенную задачу, составьте максимально длинный список людей, имеющих непосредственное отношение к ее решению. Выясните:
— кто в первую очередь заинтересован в ее решении?
— кто уже занимался решением этой или смежной задачи?
— кто определяет, хорошо задача решена или плохо?
— с кем можно советоваться по ходу решения задачи?
— кто может проверить решение?
— кто является автором статей в этой области?
Вопрос №2. Для чего?
Спросите себя несколько раз: «Почему я хочу решить эту задачу? Для чего это нужно?» Часто оказывается, что решение задачи A необходимо для того, чтобы решить задачу B, но при этом задачу B можно решить и другим путем. В этом случае, начиная думать над исходной задачей А, мы лишь теряем время.
Вопрос №3. Как?
Какими методами я буду руководствоваться, решая данную задачу? Как будет структурирован процесс ее решения? Есть ли готовые методологии, которые можно использовать?
Вопрос №4. Что?
Какие объекты присутствуют или подразумеваются в данной задаче? Нарисуйте их на бумаге и обозначьте стрелками всевозможные отношения между ними, связанные с данной задачей. Есть ли неучтенные или лишние объекты?
В каждый объект должны приходить и из каждого объекта должны исходить примерно одинаковое количество стрелок. В противном случае, как правило, мы либо упускаем важные связи между объектами, либо придаем неоправданно большое значение некоторым связям.
Вопрос №5. Когда?
Посмотрите на задачу с точки зрения времени. Выясните:
— как быстро должны работать отдельные блоки алгоритма?
— какие внешние факторы, связанные со временем, могут повлиять на их работу?
— сколько времени есть у вас на разработку, программирование и тестирование алгоритма?
Вопрос №6. Где?
Посмотрите на задачу с точки географической точки зрения. Ответьте на вопросы:
— где, в каких странах, городах, районах будет использоваться ваше решение?
— на каких компьютерных платформах оно будет работать?
— какие еще вопросы, связанные с месторасположением и географией, имеют отношение к данной задаче?
Вопрос №7. Что было?
Какие решения данной задачи существовали год, два, десять, сто лет назад? Ни одна задача не возникает на пустом месте – скорее всего, люди уже справлялись с этой проблемой в прошлом. Интересно и полезно бывает узнать, как именно это происходило.
Вопрос №8. Что есть?
Какие решения этой задачи существуют и используются сегодня? Выясните это и добейтесь четкого понимания альтернативных решений, доступных уже сейчас.
Вопрос №9. Что будет?
Как будут решать эту же задачу люди через три, пять, десять, сто лет? Определите этот тренд хотя бы приблизительно, подумайте над этой темой, пофантазируйте.
Прекрасно, если алгоритм, над которым вы сейчас работаете, будет частью долговременного тренда, а не устареет морально через год после реализации.
Вопрос №10. Частью чего является?
Частью какой более масштабной задачи (или системы) является данная задача? А частью чего является эта более масштабная система?
Вопрос №11. Из чего состоит?
Какие более мелкие подзадачи являются частью исходной задачи? На какие части можно разбить исходную задачу? А на какие еще более мелкие части можно разбить подзадачи?
Вопрос №12. На что похоже?
На что похожа данная задача? В данном случае ассоциации могут быть сколь угодно длинными и метафоричными, и это даже хорошо. Прекрасно, если вы найдете сходное явление в совершенно другой области человеческой деятельности.
Это очень мощный вопрос. Именно на аналогиях между совершенно неожиданными областями знания находятся самые красивые и гармоничные решения.
Вопрос №13. Что вижу?
Визуализируйте задачу, ее решение и все его компоненты. Нарисуйте их. Побудьте ребенком (или дизайнером), найдите наиболее подходящие цвета (даже для виртуальных, абстрактных объектов). Прочувствуйте визуальную гармонию этой задачи или найдите «некрасивые», проблематичные места, если такие есть.
Вопрос №14. Что слышу?
Это очень сложный и полезный вопрос, поскольку та мощнейшая часть мозга, которая отвечает за обработку звуковой информации, у большинства современных людей слаборазвита. При этом я знаю гениальных ученых и инженеров, которые именно «слышат» решение той или иной задачи.
Итак, постарайтесь «услышать» взаимодействие всех элементов задачи (для этого удобным бывает закрыть глаза), услышать характерные звучания ее элементов. Услышьте разговоры и тембры голосов людей, применяющих решение вашей задачи на практике.
Вопрос №15. Что чувствую?
Этот вопрос также может показаться необычным, хотя и не в такой степени, как предыдущий. Ощутите тактильные, температурные, вкусовые, дыхательные ассоциации, вызываемые данной задачей. Некоторые решения могут показаться «крепкими», в то же время как другие «холодными» или даже «горькими».
Подключите часть вашего мозга, отвечающую за ощущения, к анализу задачи. Конечно, это нестандартный путь анализа научной информации, но он также бывает полезным.
Вопрос №16. Каким может быть идеальное решение?
Пофантазируйте, как можно решить эту задачу в идеале; придумайте что-то совершенно невероятное — чем невероятнее, тем лучше. На этом принципе построен метод «мозгового штурма», когда предлагаются любые, даже самые неожиданные решения.
Представьте себе, что у вас нет границ, а условия работы самые благоприятные. Что бы вы могли сделать в этой ситуации?
Как можно было бы сделать решение этой задачи совершенно великолепным?
Вопрос №17. Почему все закончится неудачей?
Побудьте брюзгой и пессимистом-критиком. Найдите все причины, из-за которых у вас не получится решить эту задачу; а также все организационные проблемы, которые приведут к провалу этого проекта. Тщательно их запишите — чем больше, тем лучше.
Когда вы выйдете из состояния критики, записанное станет бесценной информацией о тех опасностях, которые поджидают вас на пути решения задачи, и от которых следует уклониться.
Вопрос №18. В чем польза для меня?
Какие выгоды лично вы извлечете из решения данной задачи? Чему научитесь? Сколько заработаете? Какие важные связи и контакты приобретете? Как улучшите свою репутацию?
Вопрос №19. В чем польза для других?
Какую именно пользу от решения этой задачи получит заказчик, клиент, тот человек, который будет пользоваться результатами вашего труда? Имеет ли решение вашей задачи большое значение для него?
Вопрос №20. В чем польза для общества?
Как повлияет решение вашей задачи на все общество, в котором мы живем? Будет ли она общественно-значимой? Чем и как она поможет всему человечеству в целом?
Уверен, что ответив на все эти вопросы, вы узнаете намного больше о той задаче, которая перед вами стоит. Причем, почти наверняка, вы увидите эту задачу с самых неожиданных сторон — и ваша фантазия сама подскажет вам необычные, надежные, красивые и гармоничные способы ее решения.
Конечно, ответы на эти вопросы не всегда приводят к получению окончательного решения. Существует много других способов, методов, которые помогают найти элегантное решение сложной задачи.
И все же я уверен, что вы ощутимо улучшите свою скорость и качество решения алгоритмических задач, если используете эти 20 опорных вопросов в своей научно-исследовательской и инженерной деятельности.
Разрабатываем алгоритмы действий и создаем блок-схемы
Разрабатываем алгоритмы действий и создаем блок-схемы
В жизни нам часто приходится встречаться с различными ситуациями, в которых мы совершаем одни и те же определенные действия. Для того, чтобы вовремя проснуться, нам нужно не забыть включить будильник. Для того, чтобы утолить свой голод, нам необходимо выполнить одни и те же действия по приготовлению вкусной пищи. Для того, чтобы выполнить знакомую нам работу, мы тоже часто делаем одно и то же.
Такое поведение можно называть по-разному, смотря в каком контексте оно рассматривается. Если рассмотреть с позиции эффективности деятельности, то эти действия можно назвать привычками или навыками. Если рассматривать с точки зрения отображения процесса, то описание последовательности действий, строгое исполнение которых приводит к решению поставленных задач за определенное количество шагов, называют алгоритмом действий.
Как создаются алгоритмы действий?
Мы постоянно сталкиваемся с этим в обычной жизни. Какие действия мы совершаем, чтобы пополнить счет своего мобильного телефона? Каждый из нас – разные. Так как способов пополнения счета несколько, следовательно мы все по-разному это делаем. Результат, правда всегда один получается – появление средств на телефоне.
Или еще пример: чтобы скопировать картинку или текст, нажимаем правой кнопкой мыши на картинку, затем выбираем “Копировать”, помещаем в нужное место, нажимаем правой кнопкой ” Вставить”, и результат достигнут.
Все это – определенная последовательность действий, в результате которых различными средствами решается поставленная задача. Но пока это только наши знания, которые перерастают в навыки и умения, а если этот процесс описать, то мы сможем наглядно увидеть алгоритм наших действий, и передать его другим людям. На словах не все и не всегда понятно бывает.
Опишите последовательность действий – это запоминается
Создать алгоритм действий можно, описав или изобразив его последовательность. Знают ли все, что надо сделать, чтобы посадить дерево? Возможно, основные шаги понятны всем, но вот когда деревце поливать, перед посадкой или после, помнит не каждый. Созданный алгоритм позволит все действия выполнить в правильной последовательности.
Чтобы описать последовательность действий посложнее, придется постараться и подробно их все записать. Пример можно взять с всевозможных правил и инструкций – там очень четко прописываются по шагам действия, которые нам надо сделать. Но бывают ситуации, в которых за определенным действие следует не один шаг, а несколько, в зависимости от предыдущего результата. В таком случае, предположительные действия тоже записывают, чтобы человек мог легко сориентироваться в разных ситуациях, и знал, что нужно предпринять.
Алгоритм действий в графике – это блок-схема
Если изобразить алгоритмы действий в графическом варианте, с помощью геометрических фигур с линиями-связями, показывающими порядок выполнения действия, то мы получим блок-схему. Блок-схема намного превосходит правила, инструкции, и записанные по порядку алгоритмы действий, по своей наглядности и читаемости.
Представьте, что вам нужно чему-то научить другого человека. Вы отлично знаете все действия в определенной последовательности. Ваша задача – показать, как это нужно делать и передать свои знания так, чтобы другой человек их запомнил и знал так же, как и вы. Устная передача знаний допускает импровизации и некоторый произвол. Самым лучшим способом будет блок-схема, в которой объясняется последовательность и возможные варианты действий. В качестве примера – веселое руководство по изучению блог-схем:
Лучшим условием для получения результата будет повторяемость действий. Это однозначно влияет на скорость достижения результата в будущем. Чем чаще вам придется повторять одни и те же действия, тем быстрее вы научитесь выполнять последовательность действий, а значит в каждый последующий раз, вам потребуется меньше времени на выполнение.
Блок-схемы применяются в продажах
В продажах такое обучение с помощью разработки алгоритмов и изображения их в виде блок-схем имеет большое распространение. Чаще всего их используют в телефонных сценариях разговоров в call-центрах и для “холодных” звонков. Корпоративная культура набирает обороты, поэтому многие компании уже не позволяют сотрудникам нести “отсебятину”, даже талантливую, а предлагают действовать им по заранее разработанному сценарию, представляя “лицо фирмы” на различных этапах. Эффект появляется буквально после нескольких дней действий “по бумажке”. Со временем, многое из описанных алгоритмов запоминается сотрудником, и в дальнейшем он свободно может общаться, не опасаясь того, в какую сторону может уйти разговор.
Алгоритмы действий и блог-схемы разрабатываются не только в продажах. Большое распространение они имеют в обучении и практике врачей, программистов, “компьютерщиков”, у многих технических специальностей.
Стоит попробовать научиться действовать по подобным блок-схемам. Ведь впервые встречаясь с непонятным поначалу обилием действий и задач, думаешь о том, как тебе не хватает разработанной блок-схемы. После долгих мучений не выдерживаешь, и начинаешь разрабатывать и создавать самостоятельно. Эффективные люди не любят простоев в делах. А блок-схемы значительно упрощают жизнь и позволяют разобраться в решении сложных задач.
Сервисы для разработки блок-схем
В интернете есть сервисы, которые могут помочь вам создавать такие блок-схемы. Один из них – [urlspan]Сacoo[/urlspan]. С его помощью вам легко удастся превращать ваши алгоритмы в различные диаграммы, блок-схемы и графики. Вы увидите, что это очень приятное и радостное занятие – преобразовывать то, что вам известно, в науку для других людей.
На этом онлайн-сервисе – хорошее настроение вам обеспечено. На первоначальном этапе можно воспользоваться возможностями бесплатной учетной записи, а в будущем за доступ нужно будет платить. Естественно, что бесплатный доступ имеет ограничения по сравнению с платными. Но для изучения и первых шагов, функционала вполне достаточно.
Разработав алгоритмы действий и преобразовав их в блок-схемы с помощью Cacoo, вы сможете надолго создать хорошее настроение не только себе, но и другим людям, постигающим азы.
Создавайте игровые блок-схемы для своих детей
Подводя итог вышесказанному отмечу, что теперь вы сможете использовать алгоритмы действий и блок-схемы в различных жизненных ситуациях. Даже ваши дети с огромным удовольствием станут выполнять не самые интересные обязанности, следуя понятным подсказкам. Если будут идеи, где и как можно применять алгоритм действий, поделитесь в комментариях, уважаемые читатели. Очень хотелось бы узнать про ваши алгоритмы.
Моя блок-схема
Вот какая блок-схема у меня получилась в первый раз. Для того, чтобы увеличить изображение, нажмите на него. После перехода на Cacoo, под записью “просмотр фигуры”, нажимайте на картинку. Она откроется в большом окне. Удачи!
Успевайте больше за меньшее время вместе с “Копилкой эффективных советов”.
Как написать алгоритм действий
Главная → Программы, сервисы, приложения → Разрабатываем алгоритмы действий и создаем блок-схемы
Разрабатываем алгоритмы действий и создаем блок-схемы
В жизни нам часто приходится встречаться с различными ситуациями, в которых мы совершаем одни и те же определенные действия. Для того, чтобы вовремя проснуться, нам нужно не забыть включить будильник. Для того, чтобы утолить свой голод, нам необходимо выполнить одни и те же действия по приготовлению вкусной пищи. Для того, чтобы выполнить знакомую нам работу, мы тоже часто делаем одно и то же.
Такое поведение можно называть по-разному, смотря в каком контексте оно рассматривается. Если рассмотреть с позиции эффективности деятельности, то эти действия можно назвать привычками или навыками. Если рассматривать с точки зрения отображения процесса, то описание последовательности действий, строгое исполнение которых приводит к решению поставленных задач за определенное количество шагов, называют алгоритмом действий.
Как создаются алгоритмы действий?
Мы постоянно сталкиваемся с этим в обычной жизни. Какие действия мы совершаем, чтобы пополнить счет своего мобильного телефона? Каждый из нас — разные. Так как способов пополнения счета несколько, следовательно мы все по-разному это делаем. Результат, правда всегда один получается — появление средств на телефоне.
Или еще пример: чтобы скопировать картинку или текст, нажимаем правой кнопкой мыши на картинку, затем выбираем «Копировать», помещаем в нужное место, нажимаем правой кнопкой » Вставить», и результат достигнут.
Все это — определенная последовательность действий, в результате которых различными средствами решается поставленная задача. Но пока это только наши знания, которые перерастают в навыки и умения, а если этот процесс описать, то мы сможем наглядно увидеть алгоритм наших действий, и передать его другим людям. На словах не все и не всегда понятно бывает.
Опишите последовательность действий — это запоминается
Создать алгоритм действий можно, описав или изобразив его последовательность. Знают ли все, что надо сделать, чтобы посадить дерево? Возможно, основные шаги понятны всем, но вот когда деревце поливать, перед посадкой или после, помнит не каждый. Созданный алгоритм позволит все действия выполнить в правильной последовательности.
Чтобы описать последовательность действий посложнее, придется постараться и подробно их все записать. Пример можно взять с всевозможных правил и инструкций — там очень четко прописываются по шагам действия, которые нам надо сделать. Но бывают ситуации, в которых за определенным действие следует не один шаг, а несколько, в зависимости от предыдущего результата. В таком случае, предположительные действия тоже записывают, чтобы человек мог легко сориентироваться в разных ситуациях, и знал, что нужно предпринять.
Алгоритм действий в графике — это блок-схема
Если изобразить алгоритмы действий в графическом варианте, с помощью геометрических фигур с линиями-связями, показывающими порядок выполнения действия, то мы получим блок-схему. Блок-схема намного превосходит правила, инструкции, и записанные по порядку алгоритмы действий, по своей наглядности и читаемости.
Представьте, что вам нужно чему-то научить другого человека. Вы отлично знаете все действия в определенной последовательности. Ваша задача — показать, как это нужно делать и передать свои знания так, чтобы другой человек их запомнил и знал так же, как и вы. Устная передача знаний допускает импровизации и некоторый произвол. Самым лучшим способом будет блок-схема, в которой объясняется последовательность и возможные варианты действий. В качестве примера — веселое руководство по изучению блог-схем:
Лучшим условием для получения результата будет повторяемость действий. Это однозначно влияет на скорость достижения результата в будущем. Чем чаще вам придется повторять одни и те же действия, тем быстрее вы научитесь выполнять последовательность действий, а значит в каждый последующий раз, вам потребуется меньше времени на выполнение.
Блок-схемы применяются в продажах
В продажах такое обучение с помощью разработки алгоритмов и изображения их в виде блок-схем имеет большое распространение. Чаще всего их используют в телефонных сценариях разговоров в call-центрах и для «холодных» звонков. Корпоративная культура набирает обороты, поэтому многие компании уже не позволяют сотрудникам нести «отсебятину», даже талантливую, а предлагают действовать им по заранее разработанному сценарию, представляя «лицо фирмы» на различных этапах. Эффект появляется буквально после нескольких дней действий «по бумажке». Со временем, многое из описанных алгоритмов запоминается сотрудником, и в дальнейшем он свободно может общаться, не опасаясь того, в какую сторону может уйти разговор.
Алгоритмы действий и блог-схемы разрабатываются не только в продажах. Большое распространение они имеют в обучении и практике врачей, программистов, «компьютерщиков», у многих технических специальностей.
Стоит попробовать научиться действовать по подобным блок-схемам. Ведь впервые встречаясь с непонятным поначалу обилием действий и задач, думаешь о том, как тебе не хватает разработанной блок-схемы. После долгих мучений не выдерживаешь, и начинаешь разрабатывать и создавать самостоятельно. Эффективные люди не любят простоев в делах. А блок-схемы значительно упрощают жизнь и позволяют разобраться в решении сложных задач.
Сервисы для разработки блок-схем
В интернете есть сервисы, которые могут помочь вам создавать такие блок-схемы. Один из них — [urlspan]Сacoo[/urlspan]. С его помощью вам легко удастся превращать ваши алгоритмы в различные диаграммы, блок-схемы и графики. Вы увидите, что это очень приятное и радостное занятие — преобразовывать то, что вам известно, в науку для других людей.
На этом онлайн-сервисе — хорошее настроение вам обеспечено. На первоначальном этапе можно воспользоваться возможностями бесплатной учетной записи, а в будущем за доступ нужно будет платить. Естественно, что бесплатный доступ имеет ограничения по сравнению с платными. Но для изучения и первых шагов, функционала вполне достаточно.
Разработав алгоритмы действий и преобразовав их в блок-схемы с помощью Cacoo, вы сможете надолго создать хорошее настроение не только себе, но и другим людям, постигающим азы.
Создавайте игровые блок-схемы для своих детей
Подводя итог вышесказанному отмечу, что теперь вы сможете использовать алгоритмы действий и блок-схемы в различных жизненных ситуациях. Даже ваши дети с огромным удовольствием станут выполнять не самые интересные обязанности, следуя понятным подсказкам. Если будут идеи, где и как можно применять алгоритм действий, поделитесь в комментариях, уважаемые читатели. Очень хотелось бы узнать про ваши алгоритмы.
Моя блок-схема
Вот какая блок-схема у меня получилась в первый раз. Для того, чтобы увеличить изображение, нажмите на него. После перехода на Cacoo, под записью «просмотр фигуры», нажимайте на картинку. Она откроется в большом окне. Удачи!
Успевайте больше за меньшее время вместе с «Копилкой эффективных советов».
Алгоритм-система точных и понятных предписаний, опр-ая последовательность элементарных операций над исходными данными, выполнение кот-ых обеспечивает решение задач данного типа.
—дискретность-последовательность решения (процесс) задач должен быть разбит на последовательность отдельных шагов.
—понятность-алгоритм обязательно должен быть понятен исполнителю. В связи с этим алгоритм нужно разрабатывать с ориентацией на опр-ого исполнителя, т.е. в алгоритм можно включать команды из систем команд данного исполнителя.
—детерминированность — будучи понятным, алгоритм не должен содержать команды, смысл кот-ых может восприниматься неоднозначно. Нарушение составителями алгоритмов этих требований приводит к тому, что одна и та же программа после выполнения разными исполнителями дает не одинаковые результаты.
—результативность –состоит в том, что при точном исполнении всех команд алгоритма, процесс решения задач должен прекратиться за конечное число шагов и при этом должен быть получен опред-ый при постановке задач результат.
—массовость— пригодность алгоритма для решения задач некоторого класса.
Способы записи алгоритма:
—словесный – способ на естественном языке.
—графический-описания алгоритма с помощью схем.
Процесс выполнения операций или групп операций
ввод исходных данных, вывод результата
Решение-выбор направления выполнения
Соединители линий на одной странице.
—язык программирования –удобен для ввода в комп-р.
—псевдокод-это язык, к-ый использует структуру и синтексис достаточно формализованного языка и одновременно допускает конструкции естеств. Языка.
Виды алгоритмов и основные принципы составления алгоритмов.
-ветвящийся ( разветвящийся) — это процесс, в кот-ом его реализация происходит по одному из нескольких заранее предусмотренных направлений, в зависимости от исходных данных или промежуточных результатов.
· Полная условная конструкция (полное ветвление)
· Неполное условная конструкция
· Выбор из нескольких
—циклический – алгоритм, в кот-ом последовательность может выполняться более 1 раза.
· Цикл с предусловием. Может не выполниться ни разу. В теле цикла обязательно нах-ся оператор, к-ый изменяет значение переменной, входящей в блок Q.
· Цикл с постусловием. Выполняется хоть один раз.
Основные принципы алгоритмизации:
1. Выявить исходные данные, результаты и назначить им имена.
2. Метод решения задач.
3. Разбить метод решения задач на этапы.
4. При граф-ом представлении алгоритма каждый этап в виде соответствующего блока –схемы алгоритма и указать линиями связи порядок их выполнения.
5. В полученной схеме при любом варианте вычислений.
— предусмотреть выдачу результатов или сообщений об их отсутствии.
-обеспечить возможности после выполнение любой операции так или иначе перейти к блоку конец.
40.Основные алгоритмические структуры
Мы уже рассмотрели основные понятия программирования и переходим немного ближе к делу (но только ближе, программировать будем позже).
Рассмотрим основные структуры алгоритмов, а их шесть:
· Следование. Это последовательность блоков (или групп блоков) алгоритма. В программе следование представлено в виде последовательного выполнения операций
· 
Разветвление. Данная алгоритмическая структура применяется в том случае, когда в зависимости от условия необходимо выполнить одно или другое действие
· Обход. Эта структура является частным случаем разветвения, когда в одной из ветвей нет никаких действий.
· 
Множественный выбор. Эта структура является обобщением раветвления, когда необходимо выполнить одно из нескольких действий в зависимости от значения переменной A.
· Цикл До. Эта алгоритмическая структура применяется в том случае, когда нужно какие-либо операции исполнить несколько раз до того, как будет истинным определенное условие. Бло к выполняемый многократно называется телом цикла. Особенностью данного цикла является его обязательное исполнение хотя бы один раз.
· Цикл Пока. Это цикл отличается от цикла До тем, что проверка условия осуществляется перед самым первым исполнением операторов тела цикла.
Дата добавления: 2017-02-25 ; просмотров: 8009 | Нарушение авторских прав
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» [1]. 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.
Содержание:
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
Операции ввода и вывода данных
Выполнение операций над данными
Блок, иллюстрирующий ветвление алгоритма
Вызов внешней процедуры
Начало и конец цикла
Подготовка данных
Соединитель
Комментарий
Примеры 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 
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 блоге можно найти другие примеры блок-схем:
Часть студентов традиционно пытается рисовать блок-схемы в Microsoft Word, но это оказывается сложно и не удобно. Например, в MS Word нет стандартного блока для терминатора начала и конца алгоритма (прямоугольник со скругленными краями, а не овал). Наиболее удобными, на мой взгляд, являются утилиты MS Visio и yEd [5], обе они позволяют гораздо больше, чем строить блок-схемы (например рисовать диаграммы UML), но первая является платной и работает только под Windows, вторая бесплатная и кроссплатфомренная. Все блок-схемы в этой статье выполнены с использованием yEd.
Нужны ли блок-схемы? Альтернативы
Частные конторы никакие блок-схемы не используют, в книжках по алгоритмам [6] вместо них применяют словесное описание (псевдокод) как более краткую форму. Возможно блок-схемы применяют на государственных предприятиях, которые должны оформлять документацию согласно требованиям ЕСПД, но есть сомнения — даже для регистрации программы в Государственном реестре программ для ЭВМ никаких блок-схем не требуется.
Тем не менее, рисовать блок-схемы заставляют школьников (примеры из учебников ГОСТ не соответствуют) — выносят вопросы на государственные экзамены (ГИА и ЕГЭ), студентов — перед защитой диплом сдается на нормоконтроль, где проверяется соответствие схем стандартам.
Разработка блок-схем выполняется на этапах проектирования и документирования, согласно каскадной модели разработки ПО, которая сейчас почти не применяется, т.к. сопровождается большими рисками, связанными с ошибками на этапах проектирования.
Появляются подозрения, что система образования прогнила и отстала лет на 20, однако аналогичная проблема наблюдается и за рубежом. Международный стандарт ISO 5807:1985 мало чем отличается от ГОСТ 19.701-90, более нового стандарта за рубежом нет. Там же производится множество программ для выполнения этих самых схем — Dia, MS Visio, yEd, …, а значит списывать их не собираются. Вместо блок-схем иногда применяют диаграммы деятельности UML [6], однако удобнее они оказываются, разве что при изображении параллельных алгоритмов.
Периодически поднимается вопрос о том, что ни блок-схемы, ни UML не нужны, да и документация тоже не нужна. Об этом твердят программисты, придерживающиеся методологии экстремального программирования (XP) [7], ходя даже в их кругу нет единого мнения.
В ряде случаев, программирование невозможно без рисования блок-схем, т.к. это один процесс — существуют визуальные языки программирования, такие как ДРАКОН [8], кроме того, блок-схемы используются для верификации алгоритмов (формального доказательства их корректности) методом индуктивных утверждений Флойда [9].
В общем, единого мнения нет. Очевидно, есть области, в которых без чего-то типа блок-схем обойтись нельзя, но более гибкой альтернативы нет. Для формальной верификации необходимо рисовать подробные блок-схемы, но для проектирования и документирования такие схемы не нужны — я считаю разумным утверждение экстремальных программистов о том, что нужно рисовать лишь те схемы, которые помогают в работе и не требуют больших усилий для поддержания в актуальном состоянии [10].