Schematy blokowe
Schematy blokowe są jednym ze sposobów reprezentacji algorytmów.
Na schematach blokowych występują elementy dwóch typów:- bloki
- strzałki
Bloki wskazują na instrukcje, które wykonywane są w ramach algorytmu, natomiast strzałki wskazują kolejność wykonywania poszczególnych instrukcji.
Istniej cztery główne typy bloków:- graniczne
- obliczeniowe
- wyjścia-wejścia
- decyzyjne
Zmienne
W większości algorytmów konieczne jest przechowywanie pewnych informacji pomiędzy wykonaniem kolejnych instrukcji algorytmu. W tym celu wykorzystuje się zmienne. Dobrym odpowiednikiem zmiennej jest funkcja memory w kalkulatorach – pozwala zapamiętać jakąś wartość i później ją wykorzystać. Jednak w przeciwieństwie do większości kalkulatorów, w programie może występować wiele zmiennych. Każda z nich posiada swoją etykietę, która w ramach jednego diagramu pozwala na jej jednoznaczną identyfikację (tzn. wszystkie identyczne etykiety odnoszą się do tej samej zmiennej). Każda zmienna pozwala na wykonanie na niej operacji przypisania i odczytania wartości (logicznej, liczbowej, znakowej, etc.).
Wartość zmiennej może zmieniać się w trakcie wykonywania algorytmu. W szczególności w jednym bloku, w którym występuje zmienna, w trakcie wykonywania algorytmu, może ona posiadać różne wartości, a wartość aktualna to wartość, która została jej nadana w ostatniej instrukcji przypisania.
Odczytanie wartości musi być zawsze poprzedzone co najmniej jednokrotnym przypisaniem wartości do zmiennej. Złamanie tego warunku, powoduje, że algorytm staje się niejednoznaczny.
Przypisanie wartości oznaczane jest za pomocą dwukropka, po którym występuje
znak równości, np. zapis:
z := 1
oznacza, że do zmiennej z została przypisana wartość 1.
Ta sama zmienna może występować jednocześnie po obu stronach instrukcji przypisania.
Jest to możliwe, ponieważ wartość, która zostaje przypisana do zmiennej jest w całości
obliczana przed dokonaniem przypisania. Np. zapis:
z := 1
z := z + 1
oznacza, że w pierwszy kroku do zmiennej z została przypisana wartość 1.
W drugim kroku najpierw następuje obliczenie wartości zmiennej po stronie prawej
(biorąc pod uwagę wartość zmiennej z z poprzedniego kroku, wynosi ona 2),
a następnie wartość ta zostaje przypisana do zmiennej z. Zatem wartość tej zmiennej
po wykonaniu przypisania wynosi 2.
Bloki graniczne
Bloki graniczne służą do oznaczania instrukcji, od których zaczyna się lub na których kończy się algorytm. Schemat blokowy może posiadać tylko jeden blok startowy, z którego wychodzi dokładnie jedna strzałka. Na schemacie może występować wiele bloków końcowych, do których może prowadzić więcej niż jedna strzałka.
Bloki graniczne oznaczane są za pomocą owalu, w którym znajduje się napis START (oznacza on początek algorytmu) lub STOP (oznacza on koniec algorytmu).
Bloki obliczeniowe
Bloki obliczeniowe służą do oznaczania instrukcji, w których dokonywane są operacje arytmetyczno-logiczne, najczęściej z wykorzystaniem zmiennych. Bloki te mogą posiadać wiele strzałek wchodzących, ale tylko jedną strzałkę wychodzącą.
Bloki obliczeniowe są oznaczane za pomocą prostokąta.
Bloki wyjścia/wejścia
Bloki wyjścia/wejścia służą do oznaczania operacji, w których pewne informacje są przesyłane do/na zewnątrz wykonywanego algorytmu. Najczęściej odnosi się to do wyświetlenia pewnego tekstu na ekranie komputera, wczytania danych z klawiatury, ale może również oznaczać odczytanie lub zapisanie pliku na dysku komputera, wygenerowanie dźwięku, etc.
Bloki wyjścia/wejścia (w skrócie “bloki I/O”, od input/output) mogą posiadać tylko jedną strzałkę wychodzącą i wiele wchodzących. Są one oznaczane za pomocą równoległoboku.
Bloki decyzyjne
Bloki decyzyjne służą do oznaczania operacji pozwalających na rozwidlenie algorytmu (czyli wykonanie jednego z dwóch lub większej liczby alternatywnych ciągów instrukcji).
Podstawowy typ bloków decyzyjnych to instrukcja warunkowa. Składa się ona z wyrażenia
logicznego, które może dać w wyniku tylko prawdę lub fałsz. Blok instrukcji
warunkowej oznaczany jest za pomocą rombu, z którego wychodzą dwie strzałki opatrzone
etykietami tak/nie (T/N), prawda/fałsz (P/F) lub w podobny sposób. Ewaluacja
wyrażenia logicznego, która daje w wyniku wartość prawda powoduje wykonanie jako następnej
instrukcji, która wskazywana jest przez strzałkę z etykietą tak (T, prawda, P, etc.)
W przeciwnym wypadku wykonywana jest instrukcja, wskazywana przez strzałkę z
etykietą nie (N, fałsz, F, etc.)
Innym typem instrukcji decyzyjnej jest instrukcja wyboru (selekcji). Oznaczana jest ona za pomocą figury geometrycznej przedstawionej na poniższym rysunku:
Instrukcja wyboru pozwala rozgałęzić algorytm na wiele alternatywnych ścieżek. Wybór odpowiedniej ścieżki uzależniony jest od wartości zmiennej znajdującej się wewnątrz instrukcji wyboru. Każda strzałka wychodząca z tej instrukcji powinna być opatrzona konkretną wartością zmiennej, przedziałem jej wartości lub nierównością, dla której wybrana powinna być instrukcja, wskazywana przez tę strzałkę.
Zbiory wartości występujące w instrukcji wyboru powinny być rozłączne i dawać w sumie zbiór wszystkich wartości, które może przyjmować zmienna.
