Основные структуры алгоритмов: сравнительный анализ и примеры их использования.

Большинство алгоритмических языков относится к так называемым процедурным языкам в которых основной единицей является оператор. Оператор представляет собой команду на выполнение некоторого действия. Язык таким образом состоит в основном из фраз в повелительном наклонении. Альтернативной операторам являются описания, определяющие объекты или типы объектов и их взаимосвязи [15].
Всякий алгоритм предназначен исполнителю, который однозначно понимает команды алгоритма.
Строки алгоритма представляют собой фразы в повелительном наклонении, которые предназначены исполнителю алгоритма.
Строки алгоритма выполняются последовательно (считается, что исполнитель алгоритма способен не задумываясь выполнить каждую его команду) [2].
Большинство алгоритмов не сводится, однако, к последовательному выполнению команд, в них присутствуют ветвления и циклы. При ветвлении в зависимости от условия выполняется одна из ветвей программы; для этого используется оператор «если… то… иначе… конец если» [2].
Второй важнейший конструкцией алгоритмического языка является конструкция «цикл пока». Заголовок цикла состоит из ключевых слов «цикл пока», за которыми следует некоторое условие в заголовке тела цикла. Если условие истинно, то выполняется тело цикла. Затем вновь проверяется условие в заголовке цикла, опять выполняется тело цикла, если условие истинно и так до бесконечности. Если же условие ложно с самого начала, или становится ложным в результате предыдущего выполнения тела цикла, то тело цикла не выполняется и цикл завершается.
Цикл пока — цикл с предусловием, поскольку условие продолжения цикла проверяется перед выполнением тела цикла, а не после него. Иногда используют циклы с постусловием (do … while), когда тело цикла всегда выполняется хотя бы 1 раз.
Запись алгоритма на неформальном языке представляет собой последовательность команд исполнителю алгоритма. Запись может также включать управляющие конструкции: ветвление, или условные оператор, и цикл «пока» [9].
— Если условие
— то последовательность действий 1
— иначе последовательность действий 2
— конец если
Основные структуры алгоритмов — это ограниченный набор стандартных способов соединения отдельных блоков или структур для выполнения типичных последовательностей действий [9].
Структурный подход предполагает использование только нескольких основных структур, комбинация которых дает все многообразие алгоритмов и программ.
Следование — это последовательное размещение блоков и групп блоков, такая структура называется также линейной.
Если некоторая часть программы выполняется многократно и после проверки некоторого условия в какой-то момент осуществляется выход из нее, то такую часть называют циклом.
Если после проверки некоторого условия выбирается один из двух или более путей, вычислительного процесса и после выполнения любого из них вычислительный процесс опять сводится в одно русло, то возникает разветвление [1].
Цикл до — применяется при необходимости выполнить какие-либо вычисления несколько раз до выполнения некоторого условия. Особенность этого цикла в том, что он всегда выполняется хотя бы один раз, т.к. первая проверка условия выхода из цикла происходит после того, как тело цикла выполнено.
Тело цикла, — та последовательность действий, которая выполняется многократно, в цикле.
Цикл пока — отличается от цикла до тем, что проверка условия производится до выполнения тела цикла — такой цикл называется циклом по условию [5].
Обход — частный случай разветвления, когда одна ветвь не содержит никаких действий. Множественный выбор является обобщением разветвления, когда в зависимости от значения переменной выполняется ОДНО ИЗ нескольких действий.
Существует 3 типа основных алгоритмических структур [10]:
следование;
развилка;
цикл.
Следование представляет собой последовательное выполнение операций и представляется алгоритмически последовательностью блоков «Процесс»:
Рис. 1.2 – Следование [10]