流程图画法及练习

本文介绍了程序设计中的重要概念——程序流程图。流程图作为一种传统算法表示法,有助于设计师们清晰地表达程序逻辑与流程,是编码前的重要准备工作之一。文章还讲解了流程图的基本符号及其用途。

好处:
在程序设计中,最重要的不是写程序,而是设计。就像建筑、机械等行业的要画设计图、施工图,程序设计的思路也有必要用图的形式画出来。画图的过程就是思考的过程,由于其直观性,画图的过程本身又促进了思考。在软件工程中,已经发展出了很多种实用的图,为软件产品设计的质量提供保证。这部分练习帮助程序设计者掌握和实践的“程序流程图”。
什么是程序流程图
  “程序流程图”常简称为“流程图”,是一种传统的算法表示法,程序流程图是人们对解决问题的方法、思路或算法的一种描述。它利用图形化的符号框来代表各种不同性质的操作,并用流程线来连接这些操作。在程序的设计(在编码之前)阶段,通过画流程图,可以帮助我们理清程序思路。
  画流程图是每个程序员的基本功。流程图有其规范,这是用于技术人员之间交流的需要,并不是想怎么画就怎么画。流程图中常用的符号见右图,在前述求最大公约数的流程图中找出对应的部分。

### 软件工程中的程序流程图练习 #### 程序结构化判断与改进 对于给定的一个简单程序,其原始版本并非完全遵循结构化编程原则。具体而言: 该程序不是结构化的,因为结构化的程序应具有单一入口和单一出口的特点,而当前程序存在多个出口点[^1]。 为了将其转化为等价的结构化程序,可以重新设计逻辑路径,确保整个过程中仅有一个进入点和退出点。这通常涉及调整条件语句的位置以及循环控制机制的设计。 #### 流程图画法实例 考虑一个简单的例子:计算阶乘函数`factorial(n)`的过程描述及其对应的非结构化到结构化的转变。 ##### 原始非结构化版伪代码 ```plaintext function factorial(n) result = 1 i = n loop_start: if i <= 0 goto end_loop result *= i i -= 1 goto loop_start end_loop: return result ``` 上述实现方式包含了显式的跳转指令(`goto`),破坏了良好的编码习惯,并且违反了单向流动的原则。 ##### 改进后的结构化版Python代码 ```python def factorial(n): """Calculate the factorial of a given number.""" result = 1 for i in range(2, n + 1): # 使用for循环替代无序跳跃 result *= i # 进行累乘操作 return result # 单一返回点 ``` 通过引入标准的迭代结构——即`for`循环代替直接修改指针位置的方式,不仅简化了阅读理解难度,同时也满足了结构化的要求。 #### 将流程图转换为PAD图或其他表示形式 当面对更复杂的算法时,除了传统的流程图外,还可以利用PAD图(Problem Analysis Diagram)、N-S图等形式来进行表达。这些图形工具能够更好地体现模块间的层次关系和服务依赖性[^3]。 例如,在处理带有分支的选择结构时,可以在PAD图中清晰地标记出不同的执行路径;而对于重复性的任务,则可以通过特定符号展示循环体内的活动序列。
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