Lista kroków – co to jest, jak ją zapisujemy i przykłady algorytmów

Lista kroków okazuje się sporą pomocą przy tworzeniu własnych algorytmów. Często jest używana jako prototyp przed stworzeniem kodu programu.

Co to jest lista kroków?

Lista kroków to uporządkowana lista instrukcji. To sposób zapisu algorytmu w formie sekwencji, krok po kroku. By uzyskać pożądany efekt, należy wykonać wszystkie instrukcje w ściśle określonej kolejności.

W ramach listy kroków wypisuje się punkt po punkcie kolejne instrukcje danego algorytmu. Dla większej przejrzystości można przy tym stosować również wcięcia, jeśli chodzi o instrukcje należące do warunku lub pętli. Istotne jest numerowanie każdego kroku z listy.

Uwaga: Na ten moment nie można wykorzystać listy kroków na maturze z informatyki.

• Niezależność od języków programowania – lista kroków umożliwia stworzenie algorytmu bez uzależniania go od konkretnego języka programowania. Pozwala to łatwo przenieść dane rozwiązanie na dowolny język.
• Czytelność – pozwala skutecznie ująć wszystkie instrukcje w logiczną całość, a przy tym wyeliminować wszelkie potencjalne błędy jeszcze przed realną implementacją rozwiązania.
• Intuicyjność – intuicyjność listy kroków sprawia, że nie trzeba długiej nauki, żeby tworzyć algorytmy w tej postaci dla siebie.

• Niewielka elastyczność – ze względu na stosowanie adresacji względem poszczególnych kroków (np. powtórz krok 8) w przypadku zmian konkretnych kroków z listy może pojawić się konieczność zmiany całej listy kroków. Pewnym zabezpieczeniem są tu wcięcia, ograniczające liczbę koniecznych zmian.
• Brak ustandaryzowanej składni – nie istnieje oficjalny standard, z którego należy korzystać przy tworzeniu listy kroków.

Jak zapisujemy algorytm w liście kroków?

Zapis algorytmów w ramach listy kroków jest prosty, jednak warto trzymać się określonych schematów korzystania z instrukcji, bowiem pozwala to ograniczyć liczbę błędów i zwiększyć przejrzystość algorytmu. Istotne jest to, że kolejność kroków w liście musi być zgodna z realnym działaniem rozwiązania.

Algorytm w postaci listy kroków może kończyć się w kilku miejscach, co jest zależne od instrukcji warunkowych lub podobnych rozwiązań. Sygnalizuje się to poprzez zdanie “Zakończ działanie algorytmu”.

Zmienne są podstawą w przypadku każdego języka programowania, a co za tym idzie – algorytmów. W przypadku listy kroków niejednokrotnie umieszcza się deklarację danej zmiennej razem z przypisaniem jej wartości w jednej linijce.

Przykład:

Utwórz zmienną i oraz przypisz jej wartość 5.

Ustal zmienną o = 5.

Powyżej przedstawiono dwa przykłady stosowania deklaracji oraz przypisania wartości do danej zmiennej.

Co prawda, można zastosować dowolną nazwę zmiennej, jednak warto postarać się o to, żeby nazwy jasno opisywały docelowe zastosowanie, a przy tym nie posiadały polskich znaków – ułatwia to przeniesienie listy kroków do języka programowania.

W liście kroków stosuje się identyczne operatory jak w przypadku pseudokodu. Zachęcam do sprawdzenia ich wykazu w artykule o pseudokodzie, który trzyma się odgórnych standardów, co poprawia czytelność algorytmu.

Oczywiście, w przypadku listy kroków istnieją instrukcje warunkowe, dzięki którym można skutecznie zadbać o wykonywanie instrukcji zależnie od poszczególnych warunków. Są to:

• jeżeli / jeśli (if) – jeśli warunek zostanie spełniony, lista kroków wykonuje instrukcje opisane dalej,
• w przeciwnym razie (else) – jeśli warunek nie został spełniony, lista kroków wykona instrukcje opisane dalej.

Przykład:

1. Zmienna i = 4.

2. Zmienna o = 7.

3. Jeżeli i < 5, zwróć wartość 5.

4. Jeżeli o > 10, przejdź do kroku 5, w przeciwnym razie do kroku 6.

5. Wartość o = 7.

6. Wartość i = 8.

7. Zwróć zmienne i, o.

Zazwyczaj w listach kroków korzysta się z instrukcji warunkowej oraz przejścia do konkretnego kroku, żeby utworzyć odpowiedni rodzaj pętli. Istnieje też często stosowane wyrażenie “dla każdej liczby i od x do y wykonaj…”, wykorzystywane przy pętlach for.

Przykład zastosowania pętli while:

1. Zmienna i = 0.

2. Jeżeli i < 5, przejdź do kroku 3, w przeciwnym razie do kroku 5.

3. Zmienna i = i + 1.

4. Przejdź do kroku 2.

5. Wypisz wartość zmiennej i.

Przykład zastosowania pętli for:

1. Dla każdej liczby i od 1 do 10 wykonaj kroki 1.1, 1.2.

1.1. Wypisz wartość i.

1.2. Wypisz i * 2.

2. Wypisz “Koniec algorytmu”.

Przykład zastosowania pętli do … while:

1. Zmienna i = 0.

2. Zmienna i = i + 1.

3. Wypisz wartość zmiennej i.

4. Jeżeli i < 5, przejdź do kroku 2.

Jak widać, w przypadku pętli for zastosowano wcięcia, a przy tym kroki nazwano 1.1 i 1.2. Wcięcia pozwalają na łatwiejsze zrozumienie działania listy kroków, z kolei ten rodzaj numeracji umożliwia, w razie konieczności, szybszą poprawę listy kroków.

Przykładowo po usunięciu jednego kroku ze środka listy nie trzeba zmieniać numeracji wszystkich kolejnych kroków, a tylko tych, które są zastosowane w ramach danej pętli.

Tablice to kontener wypełniony elementami (zbiór zmiennych), do których można odwołać się za pomocą odpowiedniego indeksu (liczby). Tablica przechowuje wartości tego samego typu (napisy, liczby, wartości logiczne itd.). Należy pamiętać o tym, żeby przed użyciem zadeklarować tablicę (w tym liczbę elementów), a także przypisać do niej potrzebne wartości. Poza tym trzeba uważać, żeby nie wyjść poza liczbę zadeklarowanych elementów.

W poniższym przykładzie zastosowano dwa rodzaje odwołania się do elementu tablicy.

Przykład:

1. Utwórz tablicę tab z 5 elementami o wartości 0.

2. Wypisz wartość tab [5].

3. Wypisz wartość piątego elementu tablicy tab.

W przypadku algorytmów często pojawia się specyfikacja określająca, z jakich zmiennych program korzysta. Również przy tworzeniu algorytmów w formie listy kroków dla siebie warto skorzystać ze specyfikacji, żeby określić, jakie zmienne się wykorzysta i do czego służą, co pozwoli na wprowadzenie do algorytmu porządku.

Przykład:

n – wielkość tablicy,
s – suma wartości zawartych w tablicy.

W przypadku iteracji (pętli) istotne jest, żeby zapisać ją szczegółowo, czyli zamiast:

1. Wykonaj 10 powtórzeń pętli

zastosować przykładowo:

1. Zmienna i wynosi 0.

2. Jeżeli i < 5, wykonuj kroki 2.1, 2.2 i 2.3.

2.1. Wypisz “pierwsza instrukcja”.

2.2 Wypisz “druga instrukcja”.

2.3. Dodaj do zmiennej i wartość 1.

Podobnie wygląda sytuacja przy przejściu po polach tablicy – należy wówczas zastosować szczegółowe instrukcje. Przykładowo:

1. Zmienna i = 0.

2. Wypisz wartość tab [i].

3. Do zmiennej i dodaj wartość 1.

4. Jeżeli i < 10, przejdź do kroku 2.

Głównym problemem w przypadku tworzenia listy kroków jest podawanie nieprecyzyjnych kroków, które są raczej opisem problemu niż instrukcją, którą wykonuje dany algorytm (np. wypisz tablice). Dlatego zawsze należy podawać konkretne operacje na liczbach lub zmiennych, ścisłe warunki i pętle. Warto traktować listę kroków jako inną formę programowania, bo powinna ona pozwalać na przeniesienie jej do języka programowania.

Do czego służy lista kroków?

Lista kroków jest szeroko wykorzystywana nie tylko w informatyce, ale także w procesach produkcyjnych czy biznesowych. Jest to uniwersalne narzędzie, które może być odpowiednikiem pseudokodu dla programowania, ale równie dobrze można je wykorzystać w innych dziedzinach, by ułatwić zrozumienie poszczególnych procesów.

Warto z niej korzystać również, jeśli chodzi o ogólne działanie danego programu. Dzięki temu dowiemy się, czy jest on atrakcyjny dla użytkownika lub czy nie posiada jakichś błędów. Listę kroków można też wykorzystać do początkowego projektowania programu, niezależnie od tego, jaki jest jego cel.

Część osób może uznać, że lista kroków jest praktycznie tym samym co pseudokod. Trzeba przyznać, że podobieństwo jest duże, ale lista kroków jest pisana naturalnym językiem, który pozwala łatwiej zrozumieć działanie algorytmu nawet osobom dopiero rozpoczynającym swoją przygodę z programowaniem.

Przykłady listy kroków – algorytmy

Żeby zrozumieć, jak działa lista kroków, warto skorzystać z gotowych przykładów, dzięki którym zdołasz lepiej przyswoić sobie jej zasady.

To prosty algorytm, który oblicza prędkość na bazie podanych wartości, czyli czasu oraz odległości:

1. Utwórz zmienne s oraz t.

2. Wypisz “Podaj wartość s i t:“.

3. Podaj wartość do zmiennych s i t.

4. Wypisz “Prędkość wynosi:“.

5. Wypisz wynik działania s / t.

6. Zakończ działanie algorytmu.

Średnia arytmetyczna jest wzorem, z którego zapewne nieraz korzystałeś. Dlatego warto spojrzeć, jak wygląda w formie gotowego algorytmu. Lista kroków korzysta w tym przypadku z tablicy oraz pętli utworzonej poprzez instrukcję warunkową jeżeli i przejście do konkretnego kroku:

1. Utwórz zmienną suma i ustaw jej wartość na 0.

2. Utwórz zmienną n.

3. Wypisz “Podaj, z ilu liczb chcesz uzyskać średnią arytmetyczną”.

4. Podaj wartość i wprowadź ją do zmiennej n.

5. Utwórz tablicę wartości z n elementów.

6. Utwórz zmienną i o wartości 1.

7. Wypisz “Podaj wartości do średniej arytmetycznej”.

8. Podaj wartość i wprowadź ją do pola tablicy wartości o indeksie i.

9. Zwiększ wartość zmiennej i o 1.

10. Jeżeli i ≤ n, przejdź do kroku 8.

11. Ustaw wartość zmiennej i na 1.

12. Dla każdej liczby i od 1 do 10 wykonaj krok 13.

13. Dodaj do zmiennej suma wartość pola o indeksie i z tablicy wartości.

14. Wypisz “Średnia arytmetyczna wynosi:“.

15. Wypisz wynik działania suma / n.

16. Zakończ działanie algorytmu.

Poniższa lista kroków pozwala na obliczenie natężenia, czasu oraz ładunku prądu. Opiera się to na przekształceniu wzoru I = Q / t. Lista kroków, korzystając z możliwości przejścia do konkretnych kroków, umożliwia tworzenie innych gałęzi algorytmu, które mogą służyć jako funkcje:

1. Wypisz “Program oblicza wartości pochodzące z wzoru I = Q / t.”.

2. Wypisz “Wprowadź jedną z poniższych cyfr, dla wyboru opcji:”.

3. Wypisz “1. Natężenie prądu, 2. Ładunek, 3. Czas.”.

4. Utwórz zmienną opcja i wprowadź do niej wartość.

5. Jeżeli opcja = 1, przejdź do kroku 6, jeżeli opcja = 2, przejdź do kroku 12, jeżeli opcja = 3, przejdź do kroku 18.

6. Wypisz “Podaj wartość ładunku:“.

7. Utwórz zmienną Q i wprowadź do niej wartość.

8. Wypisz “Podaj wartość czasu:“.

9. Utwórz zmienną t i wprowadź do niej wartość.

10. Wypisz “Natężenie prądu elektrycznego wynosi“ + Q / t.

11. Zakończ działanie algorytmu.

12. Wypisz “Podaj wartość natężenia prądu:“.

13. Utwórz zmienną I i wprowadź do niej wartość.

14. Wypisz “Podaj wartość czasu:“.

15. Utwórz zmienną t i wprowadź do niej wartość.

16. Wypisz “Ładunek prądu elektrycznego wynosi“ + I * t.

17. Zakończ działanie algorytmu.

18. Wypisz “Podaj wartość ładunku:“.

19. Utwórz zmienną Q i wprowadź do niej wartość.

20. Wypisz “Podaj wartość natężenia prądu:“.

21. Utwórz zmienną I i wprowadź do niej wartość.

22. Wypisz “Czas wynosi“ + Q / I.

23. Zakończ działanie algorytmu.

Zastosowanie kroku typu Wypisz “Ładunek prądu elektrycznego wynosi“ + I * t pozwala na wypisanie tekstu, a także dołączenie do niego wyniku następujących po nim zmiennych, w tym przypadku wyniku działania na tych zmiennych.

Najczęściej zadawane pytania o listę kroków