2. Понятие структурной алгоритмизации

Появлению технологии структурной алгоритмизации способствовали три фактора:

1. Формирование понятия «программистская деятельность», связанного с процессом компоновки программы из подпрограмм и ее отладки

2. Появление языков программирования высокого уровня при отсутствии общей методологии программирования

3. Публикация труда Э́дсгера Ви́бе Де́йкстры «Заметки по структурному программированию» (1968 г.) с доказательством достаточности трех типов управляющих структур. Автор отстаивал необходимость математического подхода к программированию, предполагающего предварительное точное, всестороннее математическое описание задачи и способа её решения, формальное доказательство правильности выбранного алгоритма и последующую реализацию алгоритма в виде максимально простой, структурированной программы, корректность которой должна быть формально доказана.

Причина неоправданной сложности компьютерных программ кроется в отсутствии в них четкой математической структуры (Э.В. Дейкстра). Решение проблемы сложности программ – в использовании трех типов управляющих структур:

• простой последовательности,

• альтернативы,

• повторения.

Структурное программирование – это технология пошагового разбиения алгоритма на все более мелкие части с целью получить такие элементы, для которых можно легко написать конкретные предписания. Под конкретными предписаниями обычно понимают линейные, разветвляющиеся и циклические структуры.

В основу структурной алгоритмизации положены следующие требования:

• программа должна состоять из мелких шагов, размер которых определяется количеством решений, принимаемых программистом на каждом шаге;

• логика программы должна опираться на минимальное число простых базовых управляющих структур.

Структурная алгоритмизация основывается на двух принципах:

• последовательная детализация алгоритма «сверху вниз»;

• ограниченность базового набора структур для построения алгоритма любого уровня сложности.

Основные свойства и достоинства структурного программирования:

• возможность преодоления барьера сложности программ;

• возможность демонстрации правильности программ на различных этапах решения задач;

• наглядность программ;

• простота модификации (внесения изменений).

Правила составления алгоритма с применением структурной алгоритмизации:

1. Задача записывается на естественном языке предметной области.

Пример. По результатам испытаний выбрать оптимальные параметры двигательной установки ракеты.

1. Начало;

2. Список данных: данные: тип; ... ; данные: тип;

3. Ввод (исходные данные);

4. Вывод (исходные данные);

5. Обработка результатов испытаний;

6. Оценка надежности двигательной установки;

7. Выбор оптимальных параметров;

8. Вывод (результат);

9. Конец.

2. Алгоритм может быть реализован на ЭВМ, если он содержит только элементарные предписания и структуры, входящие в базовый набор. Элементарными, т.е. не требующими детализации, являются следующие предписания или операции:

• Начало;

• Конец;

• Список данных;

• Ввод;

• Вывод;

• вычислительные операции, реализуемые операторами присваивания. Сложные конструкции, разбиваются на более простые.

Пример. Предписание 5 для рассматриваемого алгоритма может быть записано:

5.1. Начало 5;

5.2. ... Операции, раскрывающие смысл обработки результатов испытаний ... ;

5.N. Конец 5.

Количество шагов при последовательной детализации не ограничивается. Детализация заканчивается, когда конструкции алгоритма будут содержать только элементарные предписания и структуры, входящие в базовый набор. Предписания 1–4 и 8–9, как правило, присутствуют в каждом алгоритме, разрабатываемом методом структурной алгоритмизации.