第2章 算法可视化工具

2.1 Raptor的基础知识

2.1.1 Raptor的概念与特点

Raptor（Rapid Algorithmic Prototyping Tool for Ordered Reasoning，用于有序推理的快速算法原型工具）是一种基于流程图的可视化的程序环境，可为程序和算法设计的教学等提供实验环境。

流程图是一系列相互连接的图形符号的集合，其中每个符号代表要执行的特定类型的指令。Raptor允许学生用连接基本流程图符号的方式来创建算法，然后可在其环境下直接调试和运行算法，包括单步执行或连续执行的模式。该环境可直观地显示当前执行符号所在的位置，以及所有变量的内容。此外，Raptor提供了一个简单图形库。学生使用可视化创建算法，所求解的问题就是可视化的。由于流程图是计算机基础课程中的基础概念，所以一旦开始使用Raptor解决问题，这些原本抽象的算法问题将会变得清晰。

Raptor的主要特点为：

（1）规则简单，容易掌握。

（2）在 Raptor 中，程序就是流程图，可逐个执行图形符号，以便帮助用户跟踪指令流执行过程。

（3）用Raptor可进行算法设计和验证，从而使初学者有可能理解和真正掌握“计算思维”。

（4）使用Raptor设计的程序和算法可直接转换成为C++,C#,Java等高级程序语言。

2.1.2 Raptor程序

Raptor程序是一组连接符号，表示要执行的一系列动作。Raptor程序执行时，从Start符号起步，按照箭头所指方向执行程序，直到End符号时停止，如图2-1所示。在开始和结束符之间插入一系列Raptor符号，就可创建有意义的Raptor程序了。

一个程序通常由两要素组成，即基本运算和控制结构。基本运算包括以下内容。

算术运算：+、-、*、\、Mod、^等。

关系运算：>、>=、<、<=、=、<>。

逻辑运算：and、or、not等。

数据传输：“赋值”“输入”和“输出”等。

程序的控制结构是程序中各操作之间的操作顺序和结构关系，一个程序一般都可用顺序、选择和循环三种基本控制结构组合而成。如图2-1所示，Raptor有6种基本符号，即赋值、调用、输入、输出、选择、循环。每个符号代表一个独特的指令类型。

根据程序构成要素，Raptor的符号分为两大类。①基本符号：赋值、调用、输入和输出符号；②表示控制结构的符号：选择符号和循环符号。详见表2-1。