Примечание
ЭТО АРХИВНАЯ ВЕРСИЯ КУРСА!
Материалы предназначаются для пересдающих дисциплину "ОП.04 - Основы алгоритмизации и программирования" в соответствии с учебными планами СПО годов набора ДО 2023-го.
Материалы были перенесены со старого сайта с минимальной доработкой, поэтому не все возможности курса могут работать как ожидается, где-то может слететь форматирование.
Домашние задания в рамках курса проверяться не будут!
ОП.04 - 03 - Понятие блок-схемы. Сфера применения блок-схем
Что такое блок-схема?
Блок-схема - это графическое описание процесса. Это диаграмма, которая иллюстрирует рабочий процесс, необходимый для выполнения задачи или набора задач с помощью символов, линий и фигур.
Их используются для изучения, улучшения и передачи информации о процессах в различных сферах. Они служат отличным инструментом для разделения информации на части и облегчения ее понимания и выполнения.
От продаж, маркетинга, управления проектами и HR до компьютерного программирования, административных и сервисных процессов - они могут помочь объяснить процессы во всех отраслях.
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., мы рассмотрим лишь разработку схем алгоритмов для 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. 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
Терминатором (Ограничителем) начинается и заканчивается любой алгоритм.
Операции ввода и вывода данных
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.
Выполнение операций над данными
В блоке операций обычно размещают одно или несколько (ГОСТ не запрещает) операций присваивания, не требующих вызова внешних программ или функций.
Блок, иллюстрирующий ветвление алгоритма
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 внешней процедуры
Вызов внешних процедур и функций помещается в прямоугольник с дополнительными вертикальными линиями. По смыслу этот блок можно воспринимать как выполнение подпрограммы.
Начало и конец цикла
Символы начала и конца цикла содержат имя и условие. Условие может отсутствовать в одном из символов пары. Расположение условия, определяет порядок применения условия относительно итерации цикла.
Соединитель
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
Комментарий может быть соединен как с одним блоком, так и группой. Группа блоков выделяется на схеме пунктирной линией.
Примеры блок-схем
Блок-схема деления n на m
Часть блок-схемы с примером вложенных циклов
Разделение алгоритма на две части с использованием соединителей
Часть блок-схемы с примером комментария для входных параметров
Блок-схема расчета факториала
Нужны ли блок-схемы?
Частные компании чаще всего никакие блок-схемы не используют, в книжках по алгоритмам 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.
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.
Вместо блок-схем иногда применяют диаграммы UML, однако удобнее они оказываются, разве что при изображении параллельных алгоритмов.
Пример UML-диаграммы
В ряде случаев, программирование невозможно без рисования блок-схем, т.к. это один процесс — существуют визуальные языки программирования, такие как ДРАКОН, кроме того, блок-схемы используются для верификации алгоритмов (формального доказательства их корректности).
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.