Набор инструментов для построения графиков, блок-схем и диаграмм. Блок-схемы алгоритмов. гост. примеры

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» . 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 .

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.

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.

В приведенной блок-схеме для организации цикла используется символ ветвления. В главном цикле (i < n) перебираются элементы необработанной части массива. Если все элементы обработаны — алгоритм завершает работу, в противном случае выполняется поиск позиции для вставки i-того элемента. Искомая позиция будет сохранена в переменной j в результате выполнения внутреннего цикла, осуществляющем сдвиг элементов до тех пор, пока не будет найден элемент, значение которого меньше i-того .

На блок-схеме показано каким образом может использоваться символ перехода — его можно использовать не только для соединения частей схем, размещенных на разных листах, но и для сокращения количества линий. В ряде случаев это позволяет избежать пересечения линий и упрощает восприятие алгоритма.

Сортировка пузырьком

Сортировка пузырьком , как и сортировка вставками , использует два цикла. Во вложенном цикле выполняется попарное сравнение элементов и, в случае нарушения порядка их следования, перестановка. В результате выполнения одной итерации внутреннего цикла, максимальный элемент гарантированно будет смещен в конец массива. Внешний цикл выполняется до тех пор, пока весь массив не будет отсортирован.

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).

На блок-схеме приведен пример использования блока «подготовка», а также показано, что в ряде случаев можно описывать алгоритм более «укрупнённо» (не вдаваясь в детали). К сортировке выбором не имеют отношения детали реализации поиска индекса минимального элемента массива , поэтому они могут быть описаны символом вызова внешней процедуры. Если блок-схема алгоритма внешней процедуры отсутствует, не помешает написать к символу вызова комментарий, исключением могут быть функции с говорящими названиями типа swap, sort , … .

Блок-схема в Word. Студенту или инженеру часто приходится создавать, различны схемы из блоков со стрелками и надписями. У кого–то есть специальная программа для этого, а некоторые умеют создавать такие схемы в Word. Если блоки на диаграмме должны быть соединены стрелками или предполагается «наращивание» диаграммы новыми блоками, то вместо таблиц лучше использовать вариант создания схемы как графического объекта. Встроенные средства рисования программы Word позволяют создать сколь угодно сложную схему. При этом текстовое содержание располагается не в основном документе, а в специальных графических вставках – надписях.

Давайте и мы попробуем сделать такую схему.

Блок-схема в Word 2003

Нажмите на панели Рисование фигуру Прямоугольник . Должна появиться вот такая рамка (без надписей). В ней мы и будем создавать свою блок-схему.

Совет

Панель инструментов Рисование обычно располагается в нижней части окна программы. Если у вас нет внизу панели рисования, то зайдите в меню Вид – Панели инструментов , и установите галочку на Рисование.

Нажмите кнопку Автофигуры на панели Рисование , выберите команду Блок-схема , а затем щелкните нужную фигуру.

Потом щелкните в поле рамки в том месте, где хотите расположить эту фигуру.

Если она встала не там, где вам хотелось, то перетащите её мышкой.

Выберите и расположите таким же образом остальные фигуры вашей будущей схемы.

Вы можете эти фигуры перетаскивать и изменять их размеры.

Теперь добавим надписи к нашим фигурам. Для этого на панели инструментов Рисование и щелкаем по значку Надпись .

Потом щелкаем на той фигуре, в которую хотим вставить эту надпись. Появится маленькая рамочка с мигающим курсором внутри.

Пишем название нашего блока. Надпись внутри этого поля можно форматировать, как простой текст в документе. Поле для надписи также можно перетаскивать и изменять его размер. Блоки с надписями можно копировать и вставлять в другие блоки.

По умолчанию надпись заключается в прямоугольную рамку. Если же нужно наложить надпись на фигуру другого вида, эту рамку следует удалить. Для этого надо щелкнуть на рамке с надписью правой кнопкой мыши и выбрать в контекстном меню пункт Формат надписи.

В раскрывшемся диалоговом окне открыть вкладку Цвета и линии . В группе линии Цвет . Выбрать вариант Нет линий .

Совет

Ещё проще вставлять текст другим способом. Щелкните правой кнопкой мыши по блоку, в который необходимо вставить текст, и в выпадающем меню выберите пункт Добавить текст .

Для красоты фигуры можно раскрасить разными цветами. Для этого выделите щелчком мыши необходимую фигуру и щелкните на панели Рисование иконку Цвет заливки и в раскрывшейся палитре выберите понравившийся вам цвет.

Таким же образом можно залить и блоки с надписями, чтобы они были не белыми, а цветными или одного цвета с блоком схемы.

Теперь добавим к нашей схеме стрелки.

Стрелки на диаграмме рисуют с помощью инструмента Стрелка. Их свойства могут быть изменены так же, как и свойства надписи. При этом можно управлять толщиной стрелки, видом линии, формой конца стрелки и т.д.

Щелкаем по кнопке Автофигуры – Фигурные стрелки , и выбираем стрелку. Потом переходим на поле нашей блок-схемы и щелкаем мышкой там, где необходимо вставить стрелку. Можете её залить каким-нибудь цветом.

ПОСТРОЕНИЕ БЛОК-СХЕМЫ В ТЕКСТОВОМ ПРОЦЕССОРЕ WORD

Создание блок-схемы в текстовом процессоре Microsoft Word выполняется с помощью панели инструментов Рисование (рисунок 1). Если панель не включена, то выберите команду Вид  Панели инструментов и поставьте флажок «Рисование » или щелкните на пиктограмме (Рисование) на панели инструментовСтандартная . Текстовый редактор Word позволяет создавать только векторные объекты (линии, прямые и кривые, геометрические фигуры, стандартные и нестандартные), растровые объекты вставляются как внешние объекты из файла, подготовленного другими средствами (с помощью графического редактора, сканера, цифровой камеры, графического планшета и др.).

Рисунок 1 – Панель инструментов Рисование

Основным средством панели Рисование , предназначенным для создания простейших объектов, является раскрывающийся список Автофигуры . В его категориях представлены заготовки для создания линий, прямых и кривых, простейших геометрических фигур, фигурных стрелок и выносных линий, чертежных элементов для блок-схем, функциональных схем и др.

При создании и редактировании графических объектов используют следующие приемы и средства.

Пиктограмма (Добавить объект WordArt ) позволяет создавать объекты WordArt.

Более сложные рисунки (композиции) создаются путем комбинирования простейших рисунков. При создании сложного рисунка следует учитывать не только взаимодействие объектов с текстом, но и их взаимодействие между собой.

Несколько простых объектов необходимо группировать в один объект командой Группировка  Группировать контекстного меню или командой Группировать из раскрывающегося списка Действия . После группировки объекты уже нельзя сдвинуть друг относительно друга, и положением всей группы на странице можно управлять как единым объектом. Для группировки все объекты должны быть предварительно выделены щелчками левой кнопки мыши при нажатой клавише Shift или перемещением мыши с нажатой левой кнопкой, при выбранном инструменте (Выбор объектов ). Обратная операция Разгруппировать позволяет «разобрать» сложный объект на составляющие его простые объекты, которые при необходимости можно отредактировать, а затем заново сгруппировать.

Управление взаимным расположением по оси Z (по нормали к плоскости рисунка) объектов, перекрывающих друг друга, осуществляется с помощью пункта Порядок контекстного меню объекта или раскрывающегося списка Действия . В рисунке каждый объект имеет собственный «слой». Объекты, созданные раньше, лежат ниже, а объекты, созданные позже, располагаются на более высоких слоях. Соответственно, при наложении более поздние объекты перекрывают более ранние. Этот порядок можно изменить, изменяя положение выделенного объекта относительно других объектов и основного текста.

Если объекты не перекрывают друг друга, при необходимости их выравнивают между собой. Операция выравнивания выполняется до группировки. В этом случае операция группировки выполняется как закрепляющая операция. Для выравнивания нескольких объектов между собой их следует выделить и в раскрывающемся списке Действия из категории Выровнять/распределить выбрать один из пунктов. Операции выравнивания и распределения выполняются, только если группа состоит более чем из двух объектов. При распределении между объектами автоматически устанавливаются равные интервалы.

Пиктограммы Тень и Объем позволяют придать автофигуре различные формы тени и объема путем выбора необходимого типа оформления из раскрывающегося списка.

Основные этапы построения блок-схемы:

включить панель инструментов Рисование ;

отобразить координатную сетку;

используя автофигуры и другие элементы, изобразить блок-схему;

отменить отображение координатной сетки;

сгруппировать все отдельные фигуры в единый объект.

Рисунок 2 – Пример графической схемы алгоритма

разветвляющегося вычислительного процесса

В наше время с построением различного рода диаграмм и блок-схем сталкивается каждый дизайнер и программист. Когда информационные технологии еще не занимали такую важную часть нашей жизни, рисование этих конструкций приходилось производить на листе бумаги. К счастью, теперь все эти действия выполняются с помощью автоматизированного программного обеспечения, устанавливаемого на компьютер пользователя.

В интернете довольно легко найти огромное количество редакторов, предоставляющих возможность создания, редактирования и экспорта алгоритмической и деловой графики. Однако не всегда легко разобраться в том, какое именно приложение необходимо в конкретном случае.

В силу своей многофункциональности, продукт от компании Microsoft может пригодится как профессионалам, не один год занимающимся построением различных конструкций, так и обычным пользователям, которым необходимо нарисовать простую схему.

Как и любая другая программа из серии Microsoft Office, Visio имеет все необходимые для комфортной работы инструменты: создание, редактирование, соединение и изменение дополнительных свойств фигур. Реализован и специальный анализ уже построенной системы.

Dia

На втором месте в данном списке вполне справедливо располагается Dia, в которой сосредоточены все необходимые современному пользователю функции для построения схем. К тому же, редактор распространяется на бесплатной основе, что упрощает его использование в образовательных целях.

Огромная стандартная библиотека форм и связей, а также уникальные возможности, не предлагаемые современными аналогами — это ждет пользователя при обращении к Диа.

Flying Logic

Если вы ищете софт, с помощью которого можно быстро и легко построить необходимую схему, то программа Flying Logic — это именно то, что вам нужно. Здесь отсутствует громоздкий сложный интерфейс и огромное количество визуальных настроек диаграмм. Один клик — добавление нового объекта, второй — создание объединения с другими блоками. Еще можно объединять элементы схемы в группы.

В отличие от своих аналогов, данный редактор не располагает большим количеством различных форм и связей. Плюс ко всему, существует возможность отображения дополнительной информации на блоках, о чем подробно рассказано в обзоре на нашем сайте.

BreezeTree Software FlowBreeze

FlowBreeze — это не отдельная программа, а подключаемый к самостоятельный модуль, в разы облегчающий разработку диаграмм, блок-схем и прочих инфографик.

Безусловно, ФлоуБриз — это ПО, по большей части предназначенное для профессиональных дизайнеров и им подобных, которые разбираются во всех тонкостях функционала и понимают, за что отдают деньги. Среднестатистическим пользователям будет крайне сложно разобраться в редакторе, особенно учитывая интерфейс на английском языке.

Edraw MAX

Как и предыдущий редактор, Edraw MAX — это продукт для продвинутых пользователей, профессионально занимающихся подобной деятельностью. Однако, в отличие от FlowBreeze, он является самостоятельным программным обеспечением с несчетным количеством возможностей.

По стилю интерфейса и работы Edraw очень напоминает . Не зря его называют главным конкурентом последнего.

AFCE Редактор Блок-Схем (Algorithm Flowcharts Editor)

Данный редактор является одним из наименее распространенных среди представленных в данной статье. Вызвано это тем, что его разработчик — обычный преподаватель из России — полностью забросил разработку. Но его продукт все-равно пользуется некоторым спросом на сегодняшний день, поскольку отлично подходит любому школьнику или студенту, который изучает основы программирования.

Вдобавок к этому программа является полностью бесплатной, а ее интерфейс выполнен исключительно на русском языке.

FCEditor

Концепция программы FCEditor кардинально отличается от других представленных в данной статье. Во-первых, работа происходит исключительно с алгоритмическими блок-схемами, которые активно используются в программировании.

Во-вторых, ФСЭдитор самостоятельно, в автоматическом режиме строит все конструкции. Все что необходимо пользователю — это импортировать готовый исходный код на одном из доступных языков программирования, после чего экспортировать конвертированный в схему код.

BlockShem

В программе BlockShem, к сожалению, представлено намного меньше функций и удобств для пользователей. Полностью отсутствует автоматизация процесса в любом виде. В БлокСхеме пользователь должен вручную рисовать фигуры, а после объединять их. Данный редактор скорее относится к графическим, нежели к объектным, предназначенным для создания схем.

Библиотека фигур, к сожалению, в этой программе крайне бедна.

Как видите, существует большой выбор софта, предназначенного для построения блок-схем. Причем различаются приложения не только количеством функций — некоторые из них предполагают фундаментально другой принцип работы, отличимый от аналогов. Поэтому сложно посоветовать, каким редактором пользоваться — каждый может подобрать именно тот продукт, который ему необходим.

Зачастую, чтобы лучше понять задачу и быстрее ее реализовать, используют различные схемы, таблицы и диаграммы. В нашей подборке 6 сервисов для работы с ними.

Чтобы упростить процесс объяснения и разработки очень удобно использовать блок-схемы. Блок-схема – один из типов схем, который позволяет описать алгоритмы или процессы. Они часто используются для работы со сложными задачами, состоящими из множества пунктов. Мы сделали подборку из 6 инструментов, которые помогут вам создать такие схемы. Для работы с большинством из них оплата не потребуется.

6 инструментов для работы с блок-схемами:

draw.io

Этот сервис позволит создавать не только блок-схемы, но и UML, диаграммы сущность-связь, сетевые диаграммы, электрические схемы, каркасные схемы и модели. Интуитивный интерфейс и большая библиотека элементов позволят работать легко и комфортно. Важно также и то, что над одним проектом могут работать сразу несколько человек. Результат можно сохранить в форматах PNG/JPG/XML/SVG/PDF. Имеется интеграция с Google Drive.

gliffy.com

Gliffy предоставляет схожий набор инструментов и возможностей: большая библиотека элементов, удобный интерфейс, возможность коллективной работы, интеграция с Google Drive, работа с документами Visio, готовые цветовые темы для проектов.

gomockingbird.com

Программа имеет простой и понятный UI, работает в браузере, есть возможность работы в команде. Также, добавив ссылки, можно объединять несколько проектов в один.

lucidchart.com

Онлайн-сервис, который облегчит создание скетчей и диаграмм. Совместим с G Suite и документами Microsoft Visio. После окончания работы можно экспортировать файл в различных форматах, либо отправить на публикацию.

Balsamiq mockups

Программа позволяет создавать мокапы, диаграммы, различные схемы. Имеется обширная библиотека элементов, с помощью которых можно создать любой проект. Приложение требует установки на компьютер, к тому же платное, однако можно воспользоваться пробным периодом web-версии.