用N-S流程图表示算法

一、引言

在编程和算法设计中，流程图是一种非常重要的工具，它能帮助我们清晰地理解和表示算法的执行流程。其中，N-S流程图（Nassi-Shneiderman图）是一种特殊类型的流程图，由以色列科学家Ike Nassi和Ben Shneiderman在1973年提出。N-S流程图的特点是可以完全去掉带箭头的流程线，算法的所有步骤都写在一个大框图（也称为流程框）中，通过基本框之间的流程线来表示算法的执行顺序。

本文将详细介绍如何使用N-S流程图来表示算法，并通过具体的代码实例和表格来进一步解释。

二、N-S流程图的基本元素

N-S流程图主要由以下几种基本框图组成：

1. 顺序框：表示算法中按照顺序执行的步骤。

2. 选择框：用于表示条件判断，根据条件的结果选择不同的执行路径。

3. 循环框：表示算法中的循环结构，可以重复执行某段代码。

这些框图通过特定的图形符号来表示，如矩形表示顺序框，菱形表示选择框，椭圆形表示开始或结束，平行四边形表示输入输出等。

三、用N-S流程图表示算法的步骤

使用N-S流程图表示算法的步骤大致如下：

1. 确定算法的主要步骤：首先，需要明确算法的主要执行步骤，包括输入、处理、输出等。

2. 选择合适的框图：根据每个步骤的性质，选择合适的N-S流程图框图来表示。例如，输入和输出可以用平行四边形表示，计算或处理步骤可以用矩形表示。

3. 连接框图：使用流程线将各个框图连接起来，表示算法的执行顺序。注意，N-S流程图中不使用带箭头的流程线，而是通过框图的排列和连接来表示执行顺序。

4. 添加条件和循环：如果算法中包含条件判断或循环结构，需要使用菱形框图来表示，并在框图中注明判断条件或循环的次数。

5. 检查和优化：完成N-S流程图后，需要检查其逻辑是否正确，是否准确反映了算法的执行过程。如果有需要，可以对流程图进行优化和调整。

四、实例分析

下面以一个简单的冒泡排序算法为例，展示如何用N-S流程图表示算法。

冒泡排序算法的基本思想是：通过重复地遍历待排序的数列，每次遍历都将相邻的两个元素进行比较和交换（如果它们的顺序错误），直到整个数列都有序为止。

以下是冒泡排序算法的Python代码实现：

python
  def bubble_sort(arr): 
  n = len(arr) 
  for i in range(n): 
  for j in range(0, n-i-1): 
  if arr[j] > arr[j+1]: 
  arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j] # 交换元素位置 
  return arr

根据这个代码实例，我们可以绘制出如下的N-S流程图（这里使用文字描述）：

1. 开始（椭圆形框图）：表示算法的开始。

2. 输入数组（平行四边形框图）：接收待排序的数组作为输入。

3. 初始化变量（矩形框图）：设置外层循环次数i和内层循环次数j。

4. 外层循环（循环框图）：循环n次（n是数组的长度）。

o 内层循环（循环框图）：从0到n-i-1遍历数组。

§ 条件判断（选择框图）：判断当前元素arr[j]是否大于下一个元素arr[j+1]。

§ 是：交换arr[j]和arr[j+1]的位置（矩形框图）。

§ 否：继续内层循环。

5. 输出排序后的数组（平行四边形框图）：返回排序后的数组作为输出。

6. 结束（椭圆形框图）：表示算法的结束。

通过这个N-S流程图，我们可以清晰地看到冒泡排序算法的执行流程和逻辑结构。

五、总结与表格对比

使用N-S流程图表示算法可以帮助我们更好地理解和分析算法的执行过程。与传统的带箭头流程图相比，N-S流程图更加简洁明了，易于阅读和理解。以下是传统流程图和N-S流程图之间的简单对比表格：

综上所述，N-S流程图是一种简洁明了的算法表示方法，特别适合用于教学和初学者理解算法的执行过程。