3. Проектирование и реализация

Покажите мне свои блок-схемы и спрячьте таблицы, и я ничего не пой­му.

Покажите мне таблицы, и блок-схемы мне не понадобятся — все будет очевидно и так.³

Фредерик П. Брукс-мл. Мифический человекомесяц

Согласно приведенной цитате из классической книги Брукса, проек­тирование структур данных — центральный момент в создании про­граммы. После того как структуры данных определены, алгоритмы, как правило, стремятся сами встать на свое место, и кодирование становится относительно простым делом.

Это, конечно, слишком упрощенный, но тем не менее верный взгляд. В предыдущей главе мы разобрали основные структуры данных; они яв­ляются строительными блоками для большинства программ. В этой главе мы скомбинируем рассмотренные структуры, спроектировав и реализо­вав небольшую программу. Мы покажем, насколько решаемая проблема влияет на структуры данных и насколько очевидным становится написа­ние кода после того, как определены используемые структуры данных.

Одним из аспектов этой точки зрения является то, что выбор конкрет­ного языка программирования оказывается сравнительно неважным для общего проектирования. Мы сначала спроектируем программу абст­рактно, а потом реализуем ее на С, Java, C++, Awk и Perl. Сравнив реали­зации, мы увидим, как тот или иной язык может облегчать или, наобо­рот, затруднять кодирование и в каких аспектах выбор языка не является важным. Выбранный для реализации язык может, конечно, чем-то украсить программу, но не доминирует в ее разработке.

Проблема, которую мы будем решать, необычна, однако в общем виде она типична для большинства программ: некие данные поступают в про­грамму, некие данные программа выдает на выходе, а обработка данных требует некоторого мастерства.

В данном конкретном случае мы собираемся генерировать случайный английский текст, который был бы читабелен. Если мы будем выдавать просто случайным образом выбранные буквы или слова, получится, есте­ственно, полная чепуха. Программа, случайным образом выбирающая бук­вы (и пробелы — для разделения "слов"), выдавала бы что-нибудь вроде

xptmxgn xusaja afqnzgxl Ihidlwcd rjdjuvpydrlwnjy

что, естественно, не слишком нас устраивает. Если присвоить буквам вес, соответствующий частоте их появления в нормальном тексте, мы получим что-нибудь такое:

idtefoae tcs trder jcii ofdslnqetacp t ola

что звучит не лучше. Набор слов, выбранных случайным образом из сло­варя, тоже не будет иметь особого смысла:

polydactyl equatorial splashily jowl verandah circumscribe

Для того чтобы получить более сносный результат, нам нужна статистичес­кая модель с более утонченной структурой. Например, можно рассматри­вать частоту вхождения целых фраз. Но где нам взять такую статистику?

Мы могли бы взять большой отрывок английского текста и детально изучить его, но есть более простой и более занимательный способ. Глав­ная суть его состоит в том, что мы можем использовать любой кусок тек­ста для построения статистической модели языка, используемого в этом тексте, и генерировать случайный текст, имеющий статистику, схожую с оригиналом.