| 
  • If you are citizen of an European Union member nation, you may not use this service unless you are at least 16 years old.

  • Social distancing? Try a better way to work remotely on your online files. Dokkio, a new product from PBworks, can help your team find, organize, and collaborate on your Drive, Gmail, Dropbox, Box, and Slack files. Sign up for free.

View
 

Глава 8

Page history last edited by PBworks 13 years, 5 months ago

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ЦИКЛОВ

 Успешность принятия решения во многом зависит от способности человека “визуализировать проблемную ситуацию”, наглядно представлять ее и оперировать наглядными образами.

Наталья Завалова, Борис Ломов,

Владимир Пономаренко

ОБЫЧНЫЙ ЦИКЛ

В языке ДРАКОН имеется следующий ассортимент циклов:

  • обычный цикл;
  • переключающий цикл;
  • цикл ДЛЯ;
  • веточный цикл;
  • цикл ЖДАТЬ.

Первые четыре цикла рассматриваются в этой главе, цикл ЖДАТЬ — в гл. 11.

Составной визуальный оператор “обычный цикл” (рис. 2, макроикона 4) содержит иконы “вопрос” и “петля цикла” (рис. 1, иконы И4, И24). Он охватывает циклы трех типов (рис. 34—36):

  • цикл ДО (do-while),
  • цикл ПОКА (while-do),
  • гибридный цикл (do-while-do).

Примеры циклов ПОКА и ДО приведены на рис. 37, 38. Досрочный выход из цикла показан на рис. 39—42. Конструкция “цикл в цикле” представлена на рис. 43—45.

Анализируя рисунки, можно заметить следующие особенности.

  • Оператор “обычный цикл” имеет один вход и один или несколько выходов.
  • Цикл с одним выходом представляет собой шампур-блок (вход и выход находятся на одной вертикали).
  • Если цикл имеет более одного выхода, основной выход размещается на главной вертикали, дополнительные — правее ее.
  • Петля цикла находится правее главной вертикали и закручена против часовой стрелки.
  • Икона “вопрос” задает условие цикла, которое распадается на две части: условие продолжения и условие окончания (рис. 37).
  • Условие продолжения соответствует правому выходу иконы “вопрос”, условие окончания — нижнему.
  • Условие окончания может помечаться как словом “нет”, так и словом “да”. То же самое относится и к условию продолжения.

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ И ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ ЦИКЛ

Предположим, в алгоритме нужно организовать разветвление на несколько направлений. Задачу можно решить двумя способами: с помощью иконы “вопрос” (рис. 46а) и с помощью переключателя (рис. 46б).

Переключатель — составной визуальный оператор (рис. 2, макро-икона 3), имеющий один вход и один выход, содержащий одну икону “выбор” и несколько (две и более) икон “вариант” (рис. 1, иконы И5, И6). Внутри иконы “выбор” делается надпись, обычно в утвердительной форме, которая обозначает вопрос, имеющий строго определенное число ответов (два и более). Ответы записываются в иконах “вариант”. Таким образом, число вариантов равно числу ответов. Говоря формально, в иконе “выбор” записывается переменная, в иконах “вариант” — ее значения. На рис. 46б переменная “Светофор” принимает три значения: зеленый, желтый, красный.

Переключатель позволяет создать особый тип цикла — переключающий цикл (рис. 2, макроикона 5). Для этого нужно оторвать выход правой ветви переключателя, загнуть его вверх и присоединить стрелку в нужное место (рис. 47).

На рис. 48 изображен цикл с переключателем, однако это не переключающий цикл, а обычный. Как их отличить? В первом случае переключатель имеет два выхода, во втором — только один. Есть еще одно отличие. Если вверх загибается выход иконы “вопрос” — это обычный цикл (ДО, ПОКА или гибридный). А если кверху идет выход переключателя — перед нами переключающий цикл.

ЦИКЛ ДЛЯ

На рис. 49 и 50 показаны два варианта решения простой математи¬ческой задачи. В первом случае используется цикл ДО, во втором — цикл ДЛЯ. Цикл ДЛЯ — составной визуальный оператор (рис. 2, макро-икона 6), содержащий иконы “начало цикла ДЛЯ” и “конец цикла ДЛЯ” (рис. 1, иконы И12, И13), между которыми располагаются одна или несколько других икон. Внутри иконы “начало цикла ДЛЯ” указываются переменная цикла, ее начальное и конечное значения и шаг. Порядок записи этих величин определяется выбранным вариантом текстового синтаксиса. На рис. 50 изображен вариант, по умолчанию принимающий, что шаг равен 1.

ВЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ

Циклы, описанные выше, могут использоваться как в примитиве, так и в силуэте. В этом параграфе речь пойдет о веточном цикле, который встречается только в силуэте.

Веточный цикл образуется, когда метка в иконе “адрес” указывает либо на свою ветку, либо на ветку, которая находится левее. Например, икона-адрес “Покупка плюшек” на рис. 51 указывает на свою ветку. Внутри веточного цикла могут появляться циклы других типов. На рис. 52 изображена конструкция “цикл в цикле”, у которой внутри веточного цикла находится цикл ДО.

При замене примитива на эквивалентный ему силуэт гибридный цикл нередко превращается в веточный цикл. В этом легко убедиться, сравнив эквивалентные алгоритмы на рис. 41 и 53.

ГЛАВНЫЙ МАРШРУТ СИЛУЭТА

В этом параграфе мы продолжим изучение веточных циклов и попытаемся ответить на вопрос: как найти главный маршрут веточного цикла? Для этого нужно проанализировать понятие “главный маршрут силуэта” (рис. 54).

Линейный (неразветвленный) силуэт имеет один-единственный маршрут, который и является главным. Он проходит по шампурам всех веток и по всем иконам силуэта (рис. 54а).

Формула маршрута для силуэта имеет особенность: одноименные иконы “адрес” и “имя ветки” обозначаются одной буквой, которая повторяется в формуле дважды. Например, силуэт на рис. 54а имеет формулу

ABEFGC — CHID — DJKM

где парные буквы обозначают переход с первой ветки на вторую (С — С) и со второй на третью (D — D).

Ветка называется одноадресной, если она имеет одну икону “адрес”. Если все ветки одноадресные, силуэт считается одноадресным.

Линейный силуэт всегда одноадресный. Однако одноадресный силуэт может быть и разветвленным. В последнем случае его главный маршрут следует по шампурам всех веток, однако он не проходит по всем иконам (рис. 54б).

Если хотя бы одна ветка имеет более одного адреса, может сложиться ситуация, когда какие-то ветки не попадают на главный маршрут. На рис. 54в икона-адрес D лежит на побочном маршруте. Это приводит к тому, что ветка D также оказывается на побочном маршруте. В результате главный маршрут проходит по шампурам всех веток, кроме ветки D (рис. 54в).

Веточные циклы образуются только в многоадресных силуэтах, в одно-адресных их в принципе не может быть. Они бывают нескольких типов:

  • одноветочные (если цикл помещается в одной ветке);
  • двухветочные (если цикл занимает две ветки);
  • трехветочные (цикл в трех ветках) и т. д.

Как работает одноветочный цикл? Предположим, до начала выполнения цикла на рис. 54г имеют место условия

Предположим также, что веточный цикл выполняется два раза, после чего условие Е принимает значение “нет”. Это значит, что при третьем проходе по ветке В произойдет выход из цикла по пути “Е нет С”. В такой ситуации формула главного маршрута для силуэта на рис. 54г принимает вид:

Как выглядит главный маршрут на дракон-схеме? Ответ изображен жирной линией на рис. 54г. Мы видим, что главный маршрут как бы разветвляется в иконе Е и проходит через оба ее выхода. Разумеется, это условность, которая означает следующее. Сначала (когда Е = да) главный маршрут идет по шампуру, затем (когда выполняется условие окончания цикла Е = нет) главный маршрут проходит через правый выход иконы Е.

Чтобы построить одноветочный цикл, нужно в левой иконе “адрес” записать Х, где Х — имя данной ветки. Для выхода из цикла следует добавить вторую икону “адрес” и записать в ней Y, где Y — имя следующей (по порядку исполнения) ветки.

Если в веточном цикле слишком много икон, он может не поместиться в одной ветке. К счастью, его можно разделить на части. Например, веточный цикл на рис. 54д содержит пять икон: Е, F, G, H, R (иконы “имя ветки” и “адрес” не в счет). Поместим иконы Е и F в ветку В, а иконы G, H, R — в ветку С. В результате цикл станет двухветочным. Главный маршрут силуэта с двухветочным циклом имеет разветвление в иконе R. Условие R = да позволяет вернуться к началу цикла. Если R = нет, главный маршрут ведет нас к концу алгоритма (рис. 54д).

Таким образом, двухветочный цикл — это цикл, содержащий две ветки Х и Y, причем в ветке Х имеется икона-адрес Y, а в ветке Y — икона-адрес Х.

На рис. 54е представлена ситуация “цикл в цикле”: веточный цикл С находится внутри веточного цикла В. Из рисунка видно, что в этом случае главный маршрут “разветвляется” дважды: в иконах R и J.

Если выполняется условие R = да, происходит повторение внутреннего цикла С. При сочетании условий

R = нетJ = да

производится выход из цикла С и повторение внешнего цикла В. Наконец, сочетание условий

R = нетJ = нет

означает, что выполнение цикла В и алгоритма в целом заканчивается.

ВЫВОДЫ

  1. В различных текстовых языках при описании циклов применяются разные наборы ключевых слов, имеющих к тому же разную семантику. Неразбериху усугубляют отличия в логике окончания цикла. Например, в языке Си для циклов while и do-while условие окончания цикла соответствует значению false или 0, условие продолжения — значению true или 1. В языке Паскаль картина иная: в цикле while-do выход из цикла соответствует значению false, а в цикле repeat-until по каким-то загадочным причинам применяется диаметрально противоположный принцип: выход из цикла производится, когда логическое выражение принимает значение true. Все эти путаные правила программист обязан знать и неукоснительно выполнять.
  2. Отсутствие унификации ключевых слов и разнобой в определении условий выхода из цикла является серьезным недостатком: программисты вынуждены зубрить ключевые слова и значения условий, причем освоение каждого следующего языка требует новой зубрежки.
  3. С точки зрения визуального программирования, указанные трудности являются надуманными и легко устраняются. Надо лишь отказаться от сложившихся привычек и устаревших стереотипов мышления, связанных с текстовым программированием. Визуализация качественно меняет ситуацию, поскольку текст больше не является единственным носителем информации.
  4. Визуальные образы уменьшают нагрузку на память программиста, ликвидируют ошибки, вызванные неправильным пониманием семантики ключевых слов, отменяют ненужные ограничения, предоставляют пользователю богатую палитру выразительных средств и в конечном итоге обеспечивают более высокую понимаемость алгоритмов и программ.
  5. Визуализация циклов — весьма полезный инструмент, так как сложные вложенные циклы со многими выходами часто бывают источником трудных ошибок. Многие из них возникают из-за путаницы, связанной с устаревшей привычкой описывать циклы словами. Сегодня никто не пытается заменить конструкторские и строительные чертежи словесными описаниями. По мнению автора, текстовая форма записи циклов во многих случаях является таким же анахронизмом, как словесное описание механического чертежа или электрической схемы.

Comments (0)

You don't have permission to comment on this page.