DRAKON.SU

Начало исследований в связи с совершенствованием абстракций управляющих конструкций приходится на 90-е гг., когда несовершенство управляющих конструкций большинства языков высокого уровня (не претерпевших существенных изменений за десятилетия развития вычислительной техники и областей ее применения) стало отмечаться многими специалистами.

В литературе эта ситуация обычно называется методологическим разрывом между состоянием теории программирования и запросами практики проектирования, имеющей дело с возрастающей сложностью разрабатываемого программного обеспечения [Лекарев, 1997].

Процедурные языки содержат основные управляющие конструкции, вытекающие из структурной модели: последовательные вычисления, ветвления и циклы.

Некоторые языки дополнительно содержат конструкции мультиветвления, управления переходами и др., но, в общем и целом, множество абстракций управления довольно стабильно.

Для некоторых классов задач, связанных с проверкой большого числа условий и наличием процессов, имеющих более одной точки входа и более одного варианта завершения, этот стандартный комплект не позволяет вполне преодолеть сложность проектирования.

С этим связано появление технологий программирования, развивающих и улучшающих основной языковой инструментарий проектировщика (см. гл. 7—8).

В большинстве случаев такие технологии связаны с развитием визуальных средств проектирования ПО.

Ознакомление студентов с состоянием дел в этой области является, по мнению автора, важной составляющей процесса обучения структурному проектированию, поскольку обеспечивает решение следующих методических задач:

Студенты изучают структурное программирование не как обособленную вычислительную платформу и не противопоставляют его другим методологиям программирования.

Студенты учатся выделять концепции, общие для разных методологий программирования, и понимать различия в реализации этих концепций.

Студенты лучше понимают причины развития различных универсальных методологий проектирования и могут оценить те классы задач, где универсальные подходы работают хуже, и требуется специализация.

Растет квалификация будущих проектировщиков, способных реализовывать проекты, где совместно используются различные методологии программирования.

7.2. Визуальный язык ДРАКОН

Интересным средством, нацеленным на визуализацию структурно-императивного проектирования, является язык ДРАКОН (Дружелюбный Русский Язык, Который Обеспечивает Наглядность) и соответствующая теория [Паронджанов, 1999].

Язык ДРАКОН был разработан в НПО автоматики и приборостроения (г. Москва) и применен при построении ПО космического корабля «Буран».

Разработчики визуального формализма на основе языка ДРАКОН, критикуя неадекватность изобразительны средств схем алгоритмов и программ, отталкивались от двух руководящих принципов:

— Легкость понимания программ – более важное требование, чем удобство их написания.

— Текст не является наиболее адекватной формой формализации знаний.

В результате синтаксис ДРАКОН-схем содержит довольно большое число графоэлементов (икон).

Алгоритм в виде ДРАКОН-схемы может изображаться в двух основных видах – в виде примитива (используемого для алгоритмически простых задач) и в виде силуэта (используемого для запутанных, разветвленных алгоритмов). Пример примитива программы, распознающей идентификаторы в некотором файле, представлен на рис. 7.7.

Рис. 7.7. ДРАКОН-примитив

Силуэт состоит из набора так называемых веток, соответствующих отдельным частям алгоритма. На рис. 7.8 представлен силуэт алгоритма распознавания очередного идентификатора. Некоторые элементы ДРАКОН-схемы пояснены на рисунке с помощью выносок.

Визуализация деления алгоритма на смысловые части (ветки) позволяет также обеспечить быстрое восприятие читателем алгоритма в целом (посредством шапки алгоритма, состоящей из заголовка схемы и названий веток).

Обратите внимание, что ветка может иметь несколько выходов, каждому из которых должен соответствовать другая ветка (за исключением конечной ветки). При размещение веток в поле схемы руководствуются логикой исполнения программы и пространственными соображениями.

Понятно, что одна и та же логика алгоритма может быть выражена различным размещением веток и адресов веток в поле схемы.

Учитывая, что важным аспектом проектирования с использованием ДРАКОН-схем является обеспечение эргономичности восприятия, вводится правила построения эргономичных схем, определяющие пространственное размещение веток:

Порядок работы веток «слева направо».

Порядок размещения передачи управления веткам «слева направо».

При необходимости передачи управления на уже обработанную ветку (так называемый «веточный цикл») используют специальный адресный символ ветки с черным треугольником вверху.

Нетрудно заметить, что схема на рис. 7.8 соответствует перечисленным правилам.

Рис. 7.8. ДРАКОН-силуэт

Для реализации отдельных функциональных блоков применяются текстовые средства программирования на основе известных алгоритмических языков. В [Паронджанов, 1999] перечисляется ряд гибридных визуально-текстовых языков из семейства ДРАКОН, в которых обеспечено строгое разграничение визуального синтаксиса (ДРАКОН- схемы) и текстового синтаксиса (например, языков C и Pascal).

В этом смысле конструктивная идея разграничения визуальной и текстовой составляющей
проектирования родственна L-сети М.Ф. Лекарева.

Визуальный язык ДРАКОН образует наглядную среду для первоначального обучения программированию и мог бы быть весьма полезен при организации школьных курсов информатики.

Методы проектирования, ориентированные на ДРАКОН-схемы, позволяют преодолеть алгоритмическую сложность. Вопрос о преодолении структурной сложности ПО и сложности построения хороших абстракций данных предметной области остается открытым.

Определенное неудобство представляет также использование новой терминологии вместо устоявшихся наименований, например, «вопрос» вместо общеупотребительного «условие», «шампур» вместо «основная ветвь программы», «вставка» вместо «предопределенный процесс» или «подпрограмма» и т. д., хотя, разумеется, это не является определяющим фактором.

Абстракция управляющих конструкций и язык ДРАКОН.
Методологический разрыв

Пышкин Е. В. Структурное проектирование: основание и развитие методов. С примерами на языке C++: Учеб. пособие. — СПб.: Политехнический университет, 2005. — 324 с. — ISBN 5-7422-1000-0

Е. В. Пышкин о языке ДРАКОН:
http://kspt.ftk.spbstu.ru/media/files/p ... xcerpt.pdf

Определенное неудобство представляет также использование новой терминологии вместо устоявшихся наименований, например,
«вопрос» вместо общеупотребительного «условие»,
«шампур» вместо «основная ветвь программы»,
«вставка» вместо «предопределенный процесс» или «подпрограмма» и т. д.,
хотя, разумеется, это не является определяющим фактором.