23.3. Данные алгоритмов
|
← 23.2. Свойства алгоритма |
23.4. Элементарные алгоритмические действия → |
Как уже было сказано выше, алгоритм оперирует с данными. Он преобразует входные данные в выходные, образуя в этом процессе промежуточные данные. Данные могут быть простые и сложные (структурированные). Простые данные представляют собой переменные и константы. Константа – это величина, имеющая постоянное значение, не изменяющееся в процессе работы алгоритма. Переменная – это величина, способная изменять свое значение и обладающая следующими свойствами:
Переменная обязательно должна иметь идентификатор – имя, по которому к ней производится обращение;
Переменная должна иметь определенный тип;
Переменной может быть присвоено значение ее типа;
Если переменной не присвоено значение, то она является неинициализированной и пользоваться ее значением нельзя;
Если переменной присвоено значение, она хранит его до тех пор, пока ей не будет присвоено другое;
Значение переменной можно получать от нее многократно - при этом оно сохраняется.
Константы и переменные алгоритмов могут быть числового и символьного типов. Данные числового типа могут хранить числовые значения. Так как целые и вещественные числа представляются в компьютерной обработке принципиально по-разному, для числовых данных необходимо определять подтип – целые, вещественные или комплексные. Данные символьного типа могут хранить в себе коды символов, используемых при кодировании нечисловой информации. Отдельно следует выделить логический тип – данные этого типа могут иметь два значений – «истина» (true, логическая единица) и «ложь» (false, логический ноль), образующие полное множество.
Сложные (структурированные) типы данных строятся из простых. Это, прежде всего, массивы.
Массив – это совокупность переменных одного типа, имеющих один и тот же идентификатор и различающихся между собой одним или несколькими индексами.
В самом простом случае индекс представляет собой порядковый номер элемента массива. Число индексов определяет «мерность» массива. Одномерный числовой массив соответствует математическому понятию вектор, а двумерный числовой – понятию матрица. Одномерный символьный массив обычно называется строка, а двумерный символьный – текст. Число индексов элементов массивов не ограничивается, хотя в практических задачах обычно не превосходит трех – четырех.
Другим сложным типом данных является структура или запись.
Структура – это совокупность переменных разных типов, имеющих различные идентификаторы.
Идентификатор элемента структуры состоит из двух частей, разделенных точкой, – идентификатора структуры и идентификатора собственно элемента. Например, murka.tau - переменная tau структуры murka.
В качестве элементов массивов или структур могут использоваться другие массивы или структуры.
Существуют и другие сложные типы данных: множества, объекты классов и пр., которые в данном разделе не используются.
Перед разработкой алгоритма должна быть выполнена разработка структуры входных и выходных данных. Она заключается в определении состава входных и выходных данных, определении их типов и присвоении им идентификаторов. Например, для алгоритма решения квадратного уравнения ax2 + bx + c = 0 входными данными могут являться переменные a, b и с, имеющие вещественный числовой тип и соответствующие одноименным коэффициентам уравнения. С выходными данными здесь несколько сложнее. Так как уравнение может иметь как вещественные, так и комплексные корни, то одним из вариантов решения может быть следующая структура выходных данных:
x1- первый вещественный корень или вещественная часть комплексно сопряженных корней;
x2- второй вещественный корень или мнимая часть комплексно сопряженных корней;
key - ключ типа корней – вещественные или комплексно сопряженные.
Переменные x1 и x2 имеют вещественный числовой тип, а переменная key может быть логической или числовой переменной с предварительно установленной кодировкой значений, например,
key = 0 – вещественные корни;
key = 1 – комплексно сопряженные корни.
Для
алгоритма решения системы линейных
алгебраических уравнений 
структура входных и выходных данных
может быть следующей:
Входные переменные:
A – двумерный вещественный массив матрицы коэффициентов системы;
B – одномерный вещественный массив вектора свободных членов.
Выходные переменные:
X – одномерный вещественный массив вектора неизвестных;
Err – переменная целого типа – код ошибки, сигнализирующий об успешном или неуспешном завершении алгоритма.
Входные и выходные данные алгоритма иногда удобно изобразить на структуре «черного ящика» (black box). На рис. 23.1 показана структура внешних данных алгоритма вычисления корней квадратного уравнения. На структуре указаны типы переменных: Real - вещественный и Int – целый.
|
← 23.2. Свойства алгоритма |
23.4. Элементарные алгоритмические действия → |