Составление алгоритма решения
На основании изложенного выполним структурированную схему алгоритма решения (рис. 4.3).
На первом шаге представлен алгоритм в общем виде, на втором – детализированы основные блоки. Блок 2 преобразован в последовательность блоков 2.1 (ввод) и 2.2 (вывод) конкретных исходных данных. Блок 3 детализирован последовательностью блока 3.1 (расчёт Mc) и совокупности блоков 3.2, 3.3, 3.4 (стандартной структуры ветвления). При этом блок 3.2 выполняет проверку заданного условия, а блоки 3.3 и 3.4 содержат основную (вычисление нагрузки F) и дополнительную (номер ветви n) расчётные зависимости. Блок 4 представлен блоком 4.1 с конкретными выводимыми значениями.
Полученная на третьем шаге схема является классическим примером простого ветвящегося вычислительного процесса.
При выполнении проверяемого условия, решение будет осуществляться по ветви 1 (блоки 1-2-3-4-5-6-8-9), при невыполнении – по ветви 2 (блоки 1-2-3-4-5-7-8-9).
Полученный алгоритм нагляден, т.е. дружественен человеку-пользователю, ввиду параллельного расположения блоков вычислительных ветвей 6 и 7, но для программирования непригоден.
Непосредственная программная реализация его невозможна потому, что операторы любого алгоритмического языка (в частности Си/Си++), выполняющие требования этих блоков, в программе параллельно располагаться не могут.
Шаг 1 Шаг 2 Шаг 3
Рис. 4.3. Структурированная схема алгоритма задачи 4.1
ü Внимание! Базовые структуры ветвления напрямую для программирования непригодны. Предварительно они должны быть преобразованы – приведены к условно-линейному виду (полное ветвление) и конкретизированы (неполное ветвление).
Преобразованные структуры представлены вариантами в табл. 4.1.
Таблица 4.1
| Полное ветвление | Неполное ветвление | ||
| 
| 
| 
|
Поэтому классический ветвящийся алгоритм необходимо преобразовать в условно-линейный, т.е. расположить блоки 6 и 7 последовательно, сохранив существующие связи с остальными.
Два возможных варианта представлены на рис. 4.4. Полученные схемы с точки зрения решения абсолютно идентичны, т.к. при выполнении (не выполнении) проверяемого условия последовательность блоков, соответствующих каждой из ветвей, не нарушается.
Так, выполнение условия предписывает решение по первой ветви – блоки 1-6, 8-9 (вариант 1) и 1-5, 7-9 (вариант 2), а невыполнение – по второй – блоки 1-5, 7-9 (вариант 1) и 1-6, 8-9 (вариант 2).
Схемы отличаются тем, что в первой под блоком проверки расположена ветвь, соответствующая выполнению, а во второй – невыполнению условия.
Особенность ветвящихся алгоритмов – нарушение естественного порядка выполнения некоторых блоков.
Вариант 1 Вариант 2
Рис. 4.4. Условно-линейные схемы алгоритма задачи 4.1
Представленные схемы подтверждают это передачей управления от блока 6 (минуя блок 7) к блоку 8 без проверки каких-либо условий и от блока 5 к блокам 6 и 7 в зависимости от выполнения или невыполнения проверяемого условия.
ü Внимание! Использование условно-линейных схем предписывает нарушение естественного порядка выполнения алгоритма.
Программирование задачи
Программирование указанных в алгоритме переходов требует использования специальных управляющих операторов Си/Си++. Таковыми являются операторы передачи управления.
Операторы передачи управления– предписатели нарушения естественного порядка выполнения операторов в программе.
По принципу действия они делятся на условные и безусловные.
Операторы условной передачи управления (условного перехода) позволяют сохранять (нарушать) естественный порядок выполнения программы в зависимости от результатов проверки условий.
Операторы безусловной передачи управления (безусловного перехода) нарушают естественный порядок реализации программы всегда (безусловно).
Рассмотрим основные операторы передачи управления.