00342高级语言程序设计(一)自考复习资料：N-S流程图

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算法描述方法：N-S流程图

描述算法可以使用多种方法。常用的算法描述方法是自然语言、传统流程图、N-S流程图、伪代码和计算机语言等。

N-S流程图

（1）传统流程图的弊端

传统流程图用流程线指出各个框的执行顺序，对流程线的使用没有严格限制。因此使用者可以不受限制地使流程随意地转来转去，使流程图变得毫无规律。阅读者需要花费大量精力去追踪流程，使人难以理解算法的逻辑。

为了提高算法的质量，使算法的设计和阅读更加方便，必须限制箭头的滥用，即不允许无规律地使流程随意跳转，只能顺序进行。但是，算法中难免会包含一些选择和循环，而不可能全部由一个一个框顺序组成。为了解决这一问题，人们设想规定出几种基本结构,.由这些基本结构按一定规律组成算法结构（如同用一些基本预制构件搭建房屋一样），整个算法的结构是自上而下地将各个基本结构顺序地排列起来。如果能做到这一点，算法的质量就能得到保证和提高。

（2）三种基本结构

已经证明使用以下三种基本结构能够表示一个良好算法。

1）顺序结构，如图1-8所示，虚线框内是一个顺序结构。其中A和B两个框是顺序执行的。即在执行完A框所指定的操作后，必然接着执行B框所指定的操作。顺序结构是最简单的一种基本结构。

2）选择结构，又称分支结构，如图1-9所示。虚线框内是一个选择结构，此结构中必然包含一个判断框。根据给定的条件p是否成立而选择执行A框或B框。例如，条件p可以是或

需要注意的是，无论条件p是否成立，只能执行A框或B框之一，不可能既执行A框又执行B框。无论执行哪一条路径，在执行完A或B之后，都经过b点离开该选择结构。A或B框中可以有一个是空的，即不执行任何操作，如图1-9b所示。

3）循环结构，又称重复结构，即反复执行某一部分的操作，可细分为两种：当型循环和直到型循环。

①当型循环，如图l-10a所示，其功能是当给定的条件pl成立时，执行A框的操作，执行完毕后，再判断条件pl是否成立，如果条件pl仍然成立，再执行A框的操作，如此反复执行A框的操作，当给定的条件pl不成立时，不再执行A框的操作，而从b点离开该循环结构。

②直到型循环，如图l-10b所示，其功能是先执行A框的操作，然后判断给定的条件p2是否成立，如果条件p2不成立，再执行A框的操作，然后再判断条件p2是否成立，如果条件p2仍然不成立，再继续执行A框的操作，如此反复执行A框的操作，直到给定的条件p2成立为止，此时不再执行A框的操作，而从b点离开该循环结构。

以上三种基本结构，具有的共同特点如下：

•只有一个入口。图1-8〜图1-10中所示的a点即为入口点。

•只有一个出口。图1-8〜图1-10中所示的b点即为出口点。需要注意的是，一个判断框有两个出口，而一个选择结构只有一个出口。不要将判断框的出口和选择结构的岀口混淆。

图1-10循环结构

•结构内的每一个部分都有机会被执行到。换言之，对每一个框而言，都应当有一条从入口到出口的路径通过它。图1-11中没有一条从入口（a点）到出口（b点）的路径通过A框。

•结构内不存在“死循环”（无终止的循环）。图1-12所示是一个死循环。

已经证明，由以上三种基本结构顺序组成的算法结构，可以解决任何复杂的问题。.由基本结构所构成的算法属于“结构化”的算法，它不存在无规律的跳转，只在基本结构内才允许存在分支和向前或向后的跳转。

其实，基本结构不一定只限于上述三种，只要具有上述四个特点的都可以作为基本结构。由它们构成的算法结构也是结构化的算法。但是，这些结构可以认为都是由这三种基本结构派生的。因此，人们普遍认为最基本的是本节介绍的三种基本结构。

（3）N-S流程图描述算法

既然用三种基本结构的顺序组合可以表示任何复杂的算法，那么，基本结构之间的流程线就多余了。

1973年美国学者LNassi和B.Shneiderman提出了一种新的流程图形式。在这种流程图中，完全去掉了带箭头的流程线，整个算法写在一个矩形框内，在该框内还可以包含其他从属于它的框。这种流程图又称为N-S结构化流程图（N和S是两位学者英文名字的首字母）。由于这种流程图适合结构化程序设计，因而很受欢迎。

N-S流程图使用以下的流程图符号：

1）顺序结构：如图1-13所示，A和B两个框组成一个顺序结构。

2）选择结构：如图1-14所示，与图1-9对应。当条件p成立则执行A框的操作；当条件p不成立则执行B框的操作。需要注意的是，图1-14是一个整体，代表一个基本结构。

3）循环结构：当型循环结构如图1-15所示。图1-15所示为当条件pl成立时则反复执行A框的操作，直到条件pl不成立为止。直到型循环结构如图1-16所示。

使用以上三种N-S流程图的基本框，可以组成复杂的N-S流程图，以表示算法。

应当说明，图1-13〜图1-16中的A框或B框，可以是一个简单的操作（如读入数据或打印输出等），也可以是三种基本结构之一。例如，图1-13所示的顺序结构，其中的A框可以是一个选择结构，B框可以是一个循环结构，由A和B这两个基本结构组成一个顺序结构，如图1-17所示。

下面举例说明如何用N-S流程图表示算法。

【例1-7】将【例1-1】的算法用N-S流程图表示。分析：如图1-18所示，对应图1-4。

【例1-8］将【例1-2】的算法用N-S流程图表示。将120名学生中成绩高于60分的学号和成绩打印出来。

分析：如图1-19所示，对应图1-5。

【例1-9】将【例1-3】的算法用N-S流程图表示。

分析：由图1-7可知，这一流程图不是由三种基本结构组成的，中间那个循环部分，有两个出口（一个从第二个判断框下面出口，另一个在第一个判断框右边出口），不符合基本结构的特点。由于不能分解为三种基本结构，就无法直接用N-S流程图的三种基本结构的符号表示。因此，应先对图1-7进行必要的变换。要将第一个判断框（“r=0”）的两个出口合并在一点，以解决两个出口问题。当“r=0”时不直接输出“n不是质数”，而是设置一个标志值（变量w）,其初始值为w=0。当“r=0”时（表示n为非质数）使w的值变为1。如果“r 0”则保持w=0。 w的作用如同一个开关，有两种工作状态，即w=0和w=1。 w=1表示n为非质数。如果最终w=0,则表示n为质数。然后将“1=>w”框的出口先改为指向第二个判断框，同时将第二个判断框中的条件改为和“w=0”两个条件都满足时才继续执行循环。如果出现，都不会继续执行循环（如图1-20所示）。如果在某一次“r=0”，则应执行1=>w。然后，由第二个判断框判断为“条件不成立”，接着执行图下部的选择结构。此时，表示n不是质数，应打印“n不是质数”。如果w=0,则表示在上面的每次循环中，n都不能被每一个i整除，所以n是质数，故打印"n是质数"。

图1-20所示的算法流程图已由三种基本结构组成，可以用N-S流程图表示此算法，如图1-21所示。需要注意图1-21中直到型循环的判断条件为，即只要之一成立，就不再继续执行循环。

综上所述，N-S流程图表示算法的优势是比自然语言描述直观、形象、易于理解；比传统流程图紧凑易画，尤其是废除了流程线，整个算法是由各个基本结构按顺序组成的，N-S流程图中的上下顺序就是执行时的顺序，即图中位置在上面的先执行，位置在下面的后执行。写算法和看算法只需从上至下即可，十分方便。用N-S流程图表示的算法都是结构化的算法（不可能出现流程无规律的跳转，而只能自上而下地顺序执行）。

N-S流程图如同一个多层的盒子，因此又称为盒图（Box Diagram）

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