Диаграмма Насси — Шнейдермана

В структурном программировании общую задачу, которую предполагается решить данным алгоритмом, поэтапно разбивают на всё более мелкие подзадачи, — до тех пор, пока не останутся только элементарные базовые структуры: последовательности и управляющие структуры. Эти элементы могут быть наглядно представленны с помощью диаграммы Насси — Шнейдермана. Такой подход соответствует принципу процедурной декомпозиции, когда сначала разрабатывается общая концепция, которая далее уточняется посредством детального раскрытия её структур.

Бём и Якопини ещё в 1966 году доказали, что любой произвольный алгоритм можно выразить без использования безусловных переходов (GOTO). Для диаграмм Насси — Шнейдермана сопоставление управляющих структур современных языков программирования тривиально; для блок-схем это может быть гораздо сложнее.

Большинство приведённых ниже структурных блоков^[1] могут быть вложены друг в друга. Составленная из разных структурных блоков структурограмма всегда имеет прямоугольную форму, её ширина соответствует самой широкой из вложенных структур.

Последовательность

Каждая инструкция записывается в прямоугольный структурный блок. Блоки выполняются последовательно сверху вниз. Пустые структурные блоки допустимы только внутри ветвлений. Альтернативные термины: последовательность, блок команд, линейное выполнение.

Альтернативные термины: ветвление, альтернатива, выбор.

Условный выбор

Если условие истинно, выполняется блок инструкций 1 (if). Блок может содержать одну или несколько инструкций. Если условие ложно — выполнение переходит к выходу (снизу), без выполнения инструкций. Альтернативные термины: условная обработка, простое ветвление.

Двойной выбор

Если условие истинно, выполняется блок инструкций 1; если ложно — блок инструкций 2 (if then else). Блоки могут включать одну или несколько инструкций. После выполнения выбранного блока — выход снизу. Альтернативные термины: двойной выбор, альтернативное ветвление.

Множественный выбор

Следует очередное условие. Вложенность допускается в случае отрицательного результата также.

Значение «Переменная» может проверяться на совпадение (Switch Case, как в Java), либо на принадлежность диапазону (больше/меньше для чисел). Выполняется соответствующий блок для совпавшего случая (switch, select). Любое ветвление по выбору можно выразить при необходимости с помощью вложенных условных операторов — например, если в программном языке нет прямой конструкции выбора. Альтернативные термины: множественная альтернатива, выбор, case, select.

Цикл с управляющей переменной

Структура повторения с заведомо определённым числом проходов (for). В качестве условия задают счётчик, начальное значение, конечное значение и шаг изменения. После каждой итерации тела цикла (блок инструкций 1) счётчик увеличивается (или уменьшается) на шаг и сравнивается с конечным значением. Когда предел достигнут — цикл завершается. Альтернативные термины: цикл с управляющей переменной.

Цикл с двумя условиями

Такой вид цикла встречается, например, в PL/I и ALGOL, где используется две условия. Альтернативные термины: цикл с проверкой условия, проверяемый цикл.

Цикл с предусловием	Цикл с предварительной проверкой условия (while). Условие выполняется до тех пор, пока выражение истинно. Если ложно — выход из цикла. Тело цикла (блок 1) выполняется только если и пока условие истинно. Такая схема также используется для счётных циклов (когда число проходов известно заранее). Альтернативные термины: цикл с предусловием, проверяемый цикл, цикл с головой.

Цикл с постусловием

Цикл с проверкой условия после выполнения тела (loop). Тело цикла (блок 1) выполняется минимум один раз, даже если условие изначально ложно. Альтернативные термины: цикл с постусловием, цикл с хвостом, неотрицаемый цикл.

Бесконечный цикл

Структура повторения, которую можно прервать только специальной инструкцией (break). Нет проверки условия. Инструкция запуска: while(true) Прерывание: break Альтернативные термины: бесконечный цикл, цикл без проверки условия.

Выход (break)

Выход (break; также exit) обозначает завершение части программы. Его не следует путать с безусловным переходом (goto), использование которого структурограммы призваны исключать. Альтернативные термины: инструкция прерывания, выход.

Вызов подпрограммы

Символ вызова подпрограммы, процедуры, функции или метода. После выполнения происходит возврат к следующему структурному блоку. Символ не стандартизирован.

Параллельное выполнение

Символ для параллельного выполнения нескольких блоков.

Структурограммы не должны содержать синтаксис конкретных языков программирования. Формировать их нужно языконезависимо — так, чтобы логика была понятна и могла быть реализована на любом языке программирования.

Так как изначально структурограммы были предназначены для процедурных языков программирования, в них отражалась только процедура, но не объявление переменных и констант (простые структурограммы). Поэтому по виду схемы не очевидно, к каким типам относятся переменные. В расширённых структурограммах объявления переменных и констант размещают в первом структурном блоке.

Каждая инструкция размещается в отдельном структурном блоке (см. символы по DIN 66261). Даже несколько схожих инструкций не должны объединяться в один блок.

Каждая инструкция должна состоять, как минимум, из одной операции присваивания (например, переменная ← переменная × другая переменная). Присваивание изображается стрелкой влево. В более старых схемах (например, по аналогии с Паскаль) символ присваивания представлялся как «:=». Слева от символа присваивания всегда стоит целевая переменная, справа — значение.

У каждой схемы обязательно должен быть заголовок (имя), чтобы можно было обращаться к ней по событию или вызову (под)программы.

В современной разработке программного обеспечения диаграммы Насси — Шнейдермана используются довольно редко. Преимущественно применяются расширенные блок-схемы (или диаграммы активности UML).

В преподавании информатики на второй ступени средней школы структурограммы применяют для обучения построению логики программ. Построение схем по условиям типовых задач, которые автоматизируют повторяющиеся действия, входит в экзамены по информатике во многих школах до сих пор.

В среде разработки EasyCODE программный поток определяется непосредственно по схемам Насси — Шнейдермана.

Диаграммы Насси — Шнейдермана могут также использоваться в технической документации^[2].

Язык программирования Scratch визуально представляет конструкции программ в виде структурограмм.

В приведённом примере показан евклидов алгоритм для вычисления наибольшего общего делителя двух целых чисел.

В виде диаграммы Насси — Шнейдермана …	… и на Python:
Пример диаграммы Насси — Шнейдермана	def GCD(a, b): while a > 0 and b > 0: if a > b: a -= b else: b -= a if b == 0: return a else: return b

В виде диаграммы Насси — Шнейдермана …

… и реализация на VBA:

  Option Explicit
  Private Sub btnZensur_Click()
    Dim intZensur As Integer, strZensur As String
    intZensur = InputBox("Введите оценку (число).")
    Select Case intZensur
       Case 1: strZensur = "отлично"
       Case 2: strZensur = "хорошо"
       Case 3: strZensur = "удовлетворительно"
       Case 4: strZensur = "достаточно"
       Case 5: strZensur = "неудовлетворительно"
       Case 6: strZensur = "очень плохо"
       Case Else: strZensur = "неверно"
    End Select
    MsgBox "Ваша оценка словами: " & strZensur
  End Sub

• Struktog. — редактор структурограмм, разработан кафедрой дидактики информатики ТУ Дрездена (DDI)^[3]
• sbide — Javascript-редактор структурограмм с генерацией кода на C и симулятором визуализации программы^[4]
• Structorizer — открытый редактор структурограмм для Windows/Linux/Mac^[5]
• Struktograf^[6]
• Struktogrammer^[7]
• редактор структурограмм (whiledo)^[8]
• Hamster-Struktogrammeditor (HaSE) — дополнение к Hamster-Simulator для модели «Java-Hamster»^[9].