Построение блок-схем алгоритмов циклических вычислительных процессов

 

В большинстве задач, встречающихся на практике, необходимо вычисления по некоторой группе формул осуществлять многократно. Этот многократно повторяющийся участок вычислительного процесса называют циклом. Цикл, не содержащий в себя другие циклы, называют простым. Цикл называется сложным, если он содержит внутри себя другие циклы или разветвления. Обычно при каждом повторении цикла вычисления осуществляются с новыми значениями переменных. В любом циклическом процессе в ходе вычислений необходимо решать вопрос: повторять вычисления или нет? Ответ на этот вопрос получают в результате анализа значений одной или нескольких переменных, т.е. анализ некоторого условия. Анализируемую переменную называют параметром цикла. Из вышеизложенного следует, что циклический процесс является разветвляющимся вычислительным процессом с двумя ветвями, из которых одна возвращается на предыдущие блоки, т.е. реализует цикл. Блок-схема циклического процесса, независимо от многообразия сводящихся к нему задач, должна содержать блок задания начального значения параметру цикла (2), блок реализации необходимых вычислений (3), блок изменения параметра цикла (4) и блок проверки условия окончания цикла (5)(рис.5.)

 

 

Рисунок 5. Блок-схема циклического процесса

 

При каждом выполнении цикла выполняются по формулам вычисления (3), изменяются параметры цикла (4), и в зависимости от результата проверки цикл повторяется, начиная с блока 3, или заканчивается.

Пример: составить блок-схему нахождения суммы чисел от 1 до 15 (рис.6).

 

 

 

Рисунок 6. Блок-схема алгоритма нахождения суммы чисел

 

 

Используя символы для изображения циклов, эту блок-схему алгоритма можно представить в следующем виде (рис.7).

 

Рисунок 7. Блок-схема циклического процесса

 

Построение блок-схем алгоритмов итерационных процессов

Итерационным вычислительным процессом называется такой циклический процесс, который продолжается до тех пор, пока разность между соседними, уточняемыми на каждом шаге цикла (итерации) значениями, не окажется меньше или равной некоторой заданной величине. Характерной особенностью итерационного процесса является то, что в нем количество повторений вычислений заранее неизвестно и становится определенным только после окончания вычислений. Решение об окончании вычислений принимается тогда, когда результаты счета (значение функции, искомые величины на очередной отличаются от предыдущих или эталонных не более, чем на некоторую, наперед заданную величину, т.е. найдены с заданной точностью.

Второй особенностью итерационного процесса является то, что результаты вычислений очередного выполнения цикла используются как исходные данные при следующем выполнении цикла, т.е. решение находится последовательными приближениями, путем уточнения на каждом шаге цикла.

Пример: для 15 значений переменной Х вычислить функцию cosx, используя формулу Тейлора.

cos x=1- + - + - …

Вычисления ряда необходимо прекратить, как только очередной учитываемый член ряда окажется по абсолютной величине не больше заданного числа x (но в разложении ряда не должно быть более 50 членов). Знаменатель очередного члена ряда рекомендуется вычислить используя значения предыдущего знаменателя и умножая его на очередные два числа натурального ряда чисел. Числитель каждого последующего члена получается из предыдущего умножением на –x² . Это одновременно позволит изменять знак каждого очередного члена (рис.8).

 

Рисунок 8. Блок-схема алгоритма итерационного вычислительного процесса.

 

Порядок выполнения работы

1. Изучить краткие теоретические сведения.

2. Составить блок-схему алгоритма.

 

Варианты заданий

Составить блок-схемы следующих вычислительных процессов:

1. Вычислить значение функции

 

2. Вычислить

3. Дан массив из 10 элементов. Сформировать массив, поменяв местами элементы, стоящие на четных и нечетных местах:

а) сформировать массив на месте исходного массива;

б) сформировать новый массив.

 

4. Дан массив из 10 элементов. Сформировать массив, у которого первым элементом будет последний элемент исходного массива. Вторым – предпоследний и т.д. (т.е. расположить элементы массива в обратном порядке):

а) сформировать массив на месте исходного массива;

б) сформировать новый массив.

 

5. Дан двухмерный массив А(6,9). Найти сумму элементов каждой строки.

 

6. Умножить матрицу А(4,5) на вектор В(5). Результат произведения

сохранить в новой матрице А1.

 

7. Дана матрица А(6,9). Найти сумму элементов каждой строки. Результат сохранить в массиве В.

8. Вычислить функцию по формуле для x от 0.2 до

1.5 с шагом 0.01. Если знаменатель меньше 0.0001 по абсолютному значению, то положить Y=10⁵.

 

9. Дан массив С(20). Вычислить

; ; и , т.е. .

 

10. Дан массив Х(20). Вычислить

и

где , т.е. максимальный элемент массива Х.

 

Лабораторная работа №2