فلوچارت چیست و چه کاربردی در برنامه‌نویسی دارد؟

فلوچارت چیست؟ اگر می‌خواهید وارد دنیای برنامه‌نویسی شوید، احتمالاً این سوال برایتان ایجاد شده است. فلوچارت، روش بصری و ساختارمند برای درک منطق پشت کدهای برنامه‌نویسی است. در این مطلب از بلاگ فناپ‌کمپس، با فلوچارت به‌عنوان یکی از مفاهیم پایه برنامه‌نویسی آشنا می‌شوید. همچنین با نمادها و محدودیت‌های آن آشنا می‌شوید و یاد می‌گیرید چطور با استفاده از فلوچارت، الگوریتم طراحی کنید. پس تا پایان همراه ما باشید.

فلوچارت چیست؟

فلوچارت نمودار تصویری است که مراحل انجام یک کار یا حل یک مسئله را نشان می‌دهد. در این نمودار از شکل‌های مشخص و خط‌های جهت‌دار استفاده می‌شود تا ترتیب مراحل را به‌وضوح نمایش دهد. فلوچارت کمک می‌کند تا روند انجام کار را به‌صورت مرحله‌به‌مرحله درک کنید.

فلوچارت ابزاری است که می‌تواند حتی فرایندهای پیچیده را به شکل ساده و قابل‌فهم برای همه نشان دهد؛ از مدیران پروژه و برنامه‌نویسان گرفته تا دانش‌آموزانی که تازه با الگوریتم آشنا شده‌اند.

فلوچارت به فهم بهتر مراحل یک فرایند کمک می‌کند، به‌خصوص در برنامه‌نویسی که باید مراحل و تصمیم‌ها دقیق مشخص شوند. فلوچارت برنامه نویسی را قبل از نوشتن کد رسم می‌کنند تا ساختار برنامه روشن شود و خطاهای احتمالی قبل از اجرای برنامه پیدا شوند.

مزایای فلوچارت چیست؟

حالا که با فلوچارت آشنا شدید، بیایید نگاهی به مزایای برنامه‌ نویسی با فلوچارت بیندازیم.

۱. ساده‌سازی فرایند تحلیل و طراحی برنامه

فلوچارت در برنامه‌نویسی کمک می‌کند مراحل تحلیل و طراحی الگوریتم راحت‌تر و قابل‌فهم‌تر شوند. پیش از نوشتن کد، برنامه‌نویس می‌تواند با کشیدن فلوچارت، روند اجرای برنامه را به‌خوبی تصور کند. این کار باعث می‌شود همه‌ شرایط، تصمیم‌ها و حلقه‌ها به‌صورت واضح دیده شوند و مشکلات احتمالی زودتر پیدا و برطرف شوند. در نتیجه، برنامه‌نویس با ذهنی روشن‌تر و برنامه‌ای مشخص‌تر شروع به کدنویسی می‌کند.

در عمل، فلوچارت مثل پلی بین فکر برنامه‌نویس و اجرای واقعی برنامه عمل می‌کند. وقتی برنامه پیچیده باشد یا شرط‌ها و حلقه‌های زیادی داشته باشد، ممکن است مسیر حل مسئله گم شود. ولی وقتی این مراحل در قالب شکل‌های ساده و قابل‌درک رسم می‌شوند، راحت‌تر می‌توان آن‌ها را فهمید و تمرکز بیشتری داشت.

۲. افزایش سرعت درک میان اعضای تیم

فلوچارت مثل یک زبان مشترک بین برنامه‌نویس‌ها، تحلیل‌گران و مدیران پروژه است. وقتی افراد با دانش‌های مختلف در یک تیم کار می‌کنند، ممکن است توضیح دادن الگوریتم با متن یا کد برای همه قابل فهم نباشد. ولی یک فلوچارت خوب می‌تواند کاری کند که همه، بدون توجه به سطح فنی‌شان، روند کار برنامه یا وظایف سیستم را بفهمند. در واقع، فلوچارت و الگوریتم نقش یک زبان مشترک را بین اعضای تیم دارند.

۳. کاهش خطا و هزینه در مراحل اولیه توسعه

یکی از مشکلات مهم در ساخت نرم‌افزار، خطاهایی هستند که در طراحی اولیه نادیده گرفته می‌شوند. فلوچارت‌ها کمک می‌کنند پیش از نوشتن هرگونه کد، منطق برنامه‌نویسی به‌صورت کامل شبیه‌سازی و بررسی شود. وقتی الگوریتم به‌صورت تصویری دیده شود، راحت‌تر می‌توان ایرادها و مسیرهای اشتباه را پیدا کرد. این کار باعث می‌شود در زمان پیاده‌سازی، خطاهای کمتری به‌وجود بیاید.

علاوه بر کاهش خطا، فلوچارت‌ها باعث صرفه‌جویی در هزینه هم می‌شوند. اصلاح مشکلات در مراحل اول توسعه، هم سریع‌تر است و هم ارزان‌تر از زمانی که کد نوشته شده و وارد تست شده باشد. به همین دلیل، فلوچارت مثل یک ابزار پیشگیری عمل می‌کند و با صرف کمی زمان در ابتدا، می‌تواند از هزینه‌های زیاد و تاخیرهای سنگین در ادامه پروژه جلوگیری کند.

۴. کمک به مستندسازی و نگهداری نرم‌افزار

هر نرم‌افزاری به مستندسازی (Documentation) نیاز دارد؛ هم برای تیم فعلی و هم برای برنامه‌نویسانی که در آینده روی آن کار می‌کنند. بنابراین اگر بپرسید یکی از مزیت‌های اصلی فلوچارت چیست، بدون شک یکی از مهم‌ترین مزایا، ساده‌تر کردن نگهداری و اصلاحات بعدی در نرم‌افزار است.

فلوچارت‌ها و الگوریتم‌های دقیق و به‌روز به حفظ دانش پروژه کمک می‌کنند. این فلوچارت‌ها مثل نقشه‌ای هستند که ساختار اصلی سیستم را نشان می‌دهند و به راحتی می‌توان آن‌ها را به اعضای جدید تیم ارائه کرد، بدون آن‌که نیاز به توضیحات طولانی و پیچیده باشد.

اگر می‌خواهید برنامه‌نویسی را آسان یاد بگیرید، دوره‌های آنلاین بهترین گزینه هستند. در فناپ‌کمپس مجموعه‌ای متنوع از دوره‌ها برای آموزش زبان‌های مختلف برنامه‌نویسی آماده کرده‌ایم. با شرکت در دوره مهندسی نرم‌افزار می‌توانید زبان مورد علاقه خود را انتخاب کنید، مثل:

• آموزش پایتون
• آموزش جاوا
• آموزش دات‌نت

آشنایی با نمادهای فلوچارت به زبان ساده

نمادهای فلوچارت همان شکل‌های ساده مثل بیضی، مربع و لوزی هستند که شما در فلوچارت‌ها دیده‌اید. هر کدام از این شکل‌ها معنی مخصوصی دارند. در این بخش آن‌ها را به شما معرفی می‌کنیم.​​

شروع/پایان (Terminator)

نماد بیضی‌ شکل، که اغلب در ابتدا و انتهای یک فلوچارت دیده می‌شود، برای نشان دادن نقطه‌ شروع یا پایان فرایند به کار می‌رود. این نماد در برنامه نویسی با فلوچارت به شما کمک می‌کند تشخیص دهید روند الگوریتم از کجا آغاز می‌شود و در کجا تمام می‌شود. 

در برنامه‌نویسی، تعیین نقطه‌ شروع و پایان الگوریتم اهمیت بالایی دارد، چرا که ساختار منطقی کد باید از یک ورودی مشخص آغاز و با یک خروجی یا وضعیت مشخص به اتمام برسد.

در طراحی فلوچارت‌های پیچیده، ممکن است چندین نقطه پایان وجود داشته باشد؛ مثلاً برای شرایط مختلف که هر کدام منجر به نتیجه‌ای متفاوت شوند. با این حال، همیشه فقط یک نقطه‌ شروع تعریف می‌شود. 

این نماد به شما کمک می‌کند بفهمید برنامه از کجا شروع و کجا تمام می‌شود و در فهمیدن منطق الگوریتم گیج نشوید. اغلب داخل این بیضی‌ها کلماتی مثل Start ،Begin ،End یا Stop نوشته می‌شود.

عملیات/پردازش (Process)

مستطیل یکی از شکل‌های معمول در فلوچارت است که برای نشان دادن یک کار یا مرحله استفاده می‌شود. وقتی در برنامه‌نویسی می‌خواهید عملی مثل اختصاص مقدار به یک متغیر، انجام یک محاسبه یا اجرای یک تابع را نمایش دهید، از این نماد استفاده می‌کنید.

هر مستطیل در فلوچارت بهتر است فقط یک کار ساده و مشخص را نشان دهد تا فهم الگوریتم راحت‌تر باشد. اگر چند عملیات را در یک مستطیل بنویسید، ممکن است فهمیدن آن سخت شود یا اشتباه پیش بیاید. به همین دلیل بهتر است در فلوچارت‌ها هر مستطیل فقط یک عمل را نشان دهد و ساده باشد.

تصمیم‌گیری (Decision)

نماد لوزی در فلوچارت، یک شکل چهارضلعی کج است که برای نشان دادن تصمیم‌گیری‌ها و شرط‌ها استفاده می‌شود. این نماد مشخص می‌کند در یک نقطه از الگوریتم، باید بین دو یا چند مسیر ممکن یکی انتخاب شود. 

برای مثال، اگر شرطی برقرار باشد برنامه به مسیر A می‌رود و اگر نه، به مسیر B. لوزی‌ها قلب الگوریتم‌های شرطی هستند و به شما کمک می‌کنند منطق تصمیم‌گیری در برنامه را واضح و شفاف نمایش دهید.

هر لوزی معمولاً شامل یک سوال یا شرط است و دو پاسخ «بله/نه» یا «درست/نادرست» دارد. این پاسخ‌ها باید به مراحل بعدی فلوچارت وصل شوند تا مخاطب بتواند مسیر کار را در هر حالت دنبال کند. استفاده صحیح از این شکل باعث می‌شود الگوریتم واضح‌تر باشد و مطمئن شویم که همه حالت‌های ممکن در برنامه در نظر گرفته شده‌اند.

ورودی/خروجی (Input/Output)

نماد بعدی فلوچارت چیست؟‌ متوازی‌الاضلاع نماد مهم دیگری است که در برنامه نویسی با فلوچارت آن را زیاد می‌بینید. نماد متوازی‌الاضلاع، برای نمایش دریافت داده از کاربر یا نمایش نتیجه به او استفاده می‌شود.

د. هر وقت برنامه بخواهد چیزی مثل نام، عدد یا دستور از کاربر بگیرد یا پیامی یا مقدار یک متغیر را نمایش دهد، از این نماد استفاده می‌کند. این شکل برای نشان دادن ارتباط بین کاربر و برنامه بسیار مهم است.

در برنامه‌نویسی، تعامل با کاربر یکی از ارکان اصلی است و بدون تعریف ورودی و خروجی مشخص، هیچ برنامه‌ای معنا پیدا نمی‌کند. بنابراین، زمان‌هایی که داده وارد یا خارج می‌شود در فلوچارت اهمیت بالایی دارد.
این کار کمک می‌کند در هنگام تحلیل الگوریتم بفهمید دقیقاً کی و کجا داده‌ها وارد یا خارج می‌شوند و ارتباط برنامه با محیط بیرون درست نشان داده شود.

جهت جریان (Flowline)

پیکان‌ها یا خطوط جهت‌دهنده، مثل پل‌های ارتباطی بین نمادهای فلوچارت هستند. بدون این خطوط، نمی‌شود فهمید مراحل به چه ترتیب انجام می‌شوند. 

این خطوط نشان می‌دهند بعد از هر مرحله، باید به کدام مرحله بروید. اغلب پیکان‌ها از بالا به پایین یا از چپ به راست کشیده می‌شوند، ولی در فلوچارت‌های پیچیده‌تر ممکن است به سمت‌های دیگر هم رسم شوند.

وقتی از خطوط جهت استفاده می‌کنید، باید دقت کنید درست چیده شوند و روی هم نیفتند. اگر خطوط درست کشیده نشوند یا مسیرها گیج‌کننده باشند، فلوچارت کارایی خود را از دست می‌دهد.

نکته: نمادهای دیگری مثل اتصال‌دهنده‌ها (Connector) و توضیح‌نویسی (Annotation) هم در فلوچارت وجود دارد، اما چون کمتر استفاده می‌شوند، در این مطلب آن‌ها را بررسی نکردیم.

مراحل طراحی فلوچارت چیست؟

مراحل طراحی فلوچارت چیست؟ تمام طراحان الگوریتم برای ساختن فلوچارت خوب، از ۵ مرحله اصلی استفاده می‌کنند. این مراحل ممکن است در بعضی پروژه‌ها کمی فرق داشته باشد، اما روش پایه همان چیزی است که در این بخش توضیح داده شده است.

۱. تعریف دقیق مسئله

اولین قدم در طراحی هر الگوریتم، فهم درست و کامل مسئله‌ای است که باید حل شود. اگر مسئله خوب تعریف نشود، بقیه مراحل درست پیش نمی‌رود. در این مرحله باید هدف نهایی، اطلاعات ورودی، نتیجه‌ای که می‌خواهید و محدودیت‌ها به‌خوبی مشخص شوند. بدون این روشن‌سازی، حتی بهترین فلوچارت‌ها هم مفید نخواهد بود.

۲. تعیین مراحل منطقی حل مسئله

بعد از اینکه مسئله را خوب فهمیدید، آن را به چند مرحله‌ ساده و مرتب تقسیم کنید. هر مرحله فقط یک وظیفه مشخص و ساده انجام دهد و تا حد امکان مستقل باشد. این کار شبیه نوشتن پیش‌نویس الگوریتم است که در آن فقط منطقی و ترتیب انجام کارها را بدون نوشتن کد بررسی می‌کنید.

۳. انتخاب نمادهای مناسب فلوچارت

برای تبدیل مراحل منطقی به فلوچارت، باید از نمادهای استاندارد استفاده کنید که قبلاً کامل توضیح دادیم. انتخاب درست این نمادها باعث می‌شود فلوچارت قابل فهم، خوانا و قابل تحلیل باشد. اگر نمادها اشتباه یا غیرمتعارف استفاده شوند، فلوچارت ارزش خود را از دست می‌دهد.

۴. ترسیم ترتیب اجرای مراحل با استفاده از پیکان‌ها

در فلوچارت، مراحل با کمک فلش‌ها (Flowline) به هم وصل می‌شوند. این فلش‌ها نشان می‌دهند الگوریتم چگونه اجرا می‌شود و باید واضح و بدون به هم ریختگی باشند. حتی اگر شکل‌ها درست باشند، ولی فلش‌ها به درستی ترتیب مراحل را نشان ندهند، کسی که فلوچارت را می‌بیند، نمی‌تواند روند کار را بفهمد و سردرگم می‌شود.

۵. بررسی و اصلاح فلوچارت

بعد از طراحی اولیه، باید فلوچارت را بررسی کرده و از لحاظ منطقی، عملیاتی و گرافیکی اصلاح کنید.

• آیا همه مسیرهای ممکن در نظر گرفته شده‌اند؟
• آیا تصمیم‌ها روشن هستند؟
• آیا مراحل اضافه یا تکراری وجود ندارد؟

 این مرحله مثل بازبینی کد در برنامه‌نویسی است و کمک می‌کند فلوچارت نهایی، دقیق، کاربردی و بدون ابهام باشد.

محدودیت‌های اصلی فلوچارت چیست؟

آیا استفاده از فلوچارت در برنامه‌نویسی، هیچ محدودیتی ندارد؟ پاسخ به این سوال می‌تواند استفاده نکردن بعضی از توسعه‌دهندگان از فلوچارت را توضیح دهد:

 پیچیدگی در الگوریتم‌های بزرگ

یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های فلوچارت، ناتوانی آن در مدیریت ساختارهای بسیار پیچیده است. زمانی که الگوریتم دارای ده‌ها یا صدها شرط، حلقه یا مسیر خروجی بسیار متعدد باشد، فلوچارت به‌سرعت تبدیل به نموداری شلوغ و گیج‌کننده می‌شود.

 در این حالت، نه‌تنها خوانایی کاهش پیدا می‌کند، بلکه بررسی و نگهداری آن هم دشوارتر خواهد بود. برای پروژه‌هایی با ساختار پیچیده، ابزارهای دیگر مثل شبه‌کد (Pseudocode) یا نمودارهای سطح بالاتر ممکن است گزینه‌های مناسب‌تری باشند.

دشواری در ویرایش و به‌روزرسانی

برخلاف کدهای برنامه‌نویسی که امکان اصلاح بخش خاصی از برنامه را بدون تغییر ساختار کلی فراهم می‌کنند، فلوچارت‌ها برای ویرایش نیاز به بازطراحی بخش‌های بزرگی از نمودار دارند.

 اگر تنها یک گام از الگوریتم تغییر کند، ممکن است لازم باشد تمام مسیرهای بعدی و نمادهای متصل به آن هم جابه‌جا شوند. این مسئله در پروژه‌های پویا که نیاز به تغییرات مکرر دارند، می‌تواند زمان‌بر و پرخطا باشد.

نبود جزئیات اجرایی

فلوچارت و الگوریتم بیشتر برای نمایش منطق کلی و ساختار مراحل مناسب هستند، نه برای نمایش دقیق جزئیات فنی. 

برای مثال، در یک مرحله از فلوچارت ممکن است نوشته شده باشد «محاسبه میانگین»، ولی اینکه این محاسبه دقیقاً با چه فرمولی و در چه زبان برنامه‌نویسی انجام می‌شود، مشخص نیست.

 بنابراین، فلوچارت نمی‌تواند جایگزین مناسبی برای مستندات فنی یا کد واقعی باشد و صرفاً به‌عنوان ابزار تکمیلی استفاده می‌شود.

زمان‌بر بودن در پروژه‌های کوچک

اگرچه فلوچارت برای پروژه‌های آموزشی یا الگوریتم‌های بزرگ مفید است، در پروژه‌های کوچک ممکن است طراحی آن زمان بیشتری از خودِ نوشتن کد بگیرد. در مواردی که الگوریتم ساده یا مستقیم است، صرف وقت برای طراحی فلوچارت می‌تواند بهره‌وری را کاهش دهد و انرژی تیم را از کار اصلی دور کند.

مسائل را با فلوچارت ساده و سریع درک کنید

فلوچارت چیست؟‌ اگر تازه وارد دنیای برنامه‌نویسی شده‌اید یا می‌خواهید شروع کنید، فلوچارت یکی از اولین چیزهایی است که با آن آشنا می‌شوید. فلوچارت یک نقشه تصویری است که روند کار یک پروژه را از اول تا آخر نشان می‌دهد. این نقشه به شما کمک می‌کند در مسیر پیچیده پروژه گم نشود. در این مطلب از بلاگ فناپ کمپس، فلوچارت برنامه‌ نویسی، علامت‌های آن، چگونگی کشیدن و محدودیت‌هایش را به‌طور کامل بررسی کردیم.

سوالات پرتکرار درباره فلوچارت‌های برنامه نویسی

فلوچارت ظاهری ساده دارد، ولی ممکن است سوالات زیادی درباره‌ آن داشته باشید. در ادامه، جواب سوالات ساده و مهم درباره فلوچارت در برنامه‌نویسی را می‌دهیم.