Икона-вставка как эргономический прием

Мы уже знаем, что язык ДРАКОНзапрещает применять пересечения, обрывы и соединители. Отсюда вытекает жесткое ограничение: любая дракон-схема должна целиком размещаться на одном листе бумаги.А если она слишком большая и вылезает за рамки прокрустова ложа?

Тогда можно взять бумагу больших размеров, например формата А1. А если схема громадная и все равно не помещается? На этот случай предусмотрены специальные приемы, позволяющие уменьшить габариты дракон-схемы и разрубить ее на куски. Эти приемы позволяют разместить дракон-схему на листах желаемого размера. Рассмотрим проблему на “миниатюрном” примере.

Предположим, линейный алгоритм состоит из четырнадцати икон, а бумажный лист небольшой, так что на нем можно разместить по вертикали не более десяти икон. Как быть?

На рис. 29 показаны два варианта решения проблемы. Алгоритм на рис. 29а не годится, так как на участке АВ рабочая точка движется вверх, что запрещено правилами языка ДРАКОН. Преодолеть затруднение можно двумя способами: применить конструкцию “силуэт” (о которой шла речь в гл. 6) либо разделить алгоритм на две части. Рассмотрим последний способ. Для этого удалим из алгоритма несколько связанных по смыслу икон, а вместо них нарисуем икону-заместитель, которая называетсявставкой(рис. 29б). Вставка нужна, чтобы напомнить об изъятых иконах. Вставка занимает мало места — намного меньше, чем выброшенные иконы, поэтому алгоритм становится короче. Разумеется, выброшенные иконы не пропадают — они образуют новый алгоритм —алгоритм-вставку.

Икона-вставка — это команда “Передай управление в алгоритм-вставку” (рис. 30). Икона “конец” алгоритма-вставки означает: “Верни управление в основной алгоритм”. При этом управление возвращается в точку, расположенную после иконы-вставки. На языке программистов алгоритм-вставка — это процедура, а икона-вставка — это оператор “Вызов процедуры”.

Что такое подстановка?

Операция “подстановка” связана с использованием иконы-вставки. Она выполняется за три шага.

Шаг 1. Из дракон-схемы удаляется фрагмент, имеющий один вход и один выход.

Шаг 2. Вместо него подставляется икона-вставка с именемХ.

Шаг 3. К удаленному фрагменту добавляется икона-заголовок с тем же именемХи икона-конец; в результате получается алгоритм-вставка.

Два алгоритма на рис. 29 неравносильны: их формулы не совпадают, поскольку маршрут на рис. 29асодержит 14 икон, а на рис. 29б— 17 икон (см. также рис. 30). Вместе с тем нетрудно убедиться, что подстановка — эквивалентное преобразование алгоритмов, так как исходный и преобразованный алгоритмы дают одинаковые результаты для одних и тех же исходных данных. Попутно заметим, что равносильные алгоритмы всегда эквивалентны (обратное неверно). Таким образом, операция “подстановка” представляет собой эквивалентное (но не равносильное) преобразование алгоритмов.

Улучшение эргономичности алгоритмов с помощью цепочки эквивалентных преобразований

Когда рисуешь алгоритм, нужно стремиться, чтобы он с самого начала удовлетворял правилам и был эргономичным. А если это не получилось? Если первый блин комом, как на рис. 31а? В этом случае необходимо довести алгоритм до ума с помощью последовательности эквивалентных преобразований. Вообще говоря, в примере на рис. 31а достаточно сделать всего две рокировки (преобразовав обе развилки) и мы сразу получим нужный ответ — искомую эргономичную схему на рис. 31д.

Однако, чтобы сделать изложение более наглядным, лучше избрать другой путь и двигаться к цели мелкими шажками. Для начала используем визуальную формулуна рис. 32 и с ее помощью заменим нижнюю развилку на рис. 31ана икону-вставку “Приведи комнату в порядок”. Результат подстановки представлен на рис. 31б. Затем выполним рокировку и получим схему на рис. 31в. После этого произведем обратную подстановку по формуле на рис. 32 и заменим икону-вставку на раз­вилку “Чернильница разбилась?” Полученная схема показана на рис. 31г. Наконец, делаем еще одну рокировку и приходим к искомой эргономичной схеме на рис. 31д.

Для удобства читателя на рис. 33 дана общая сводка эквивалентных преобразований.

Выводы

1. Понятие эргономичного алгоритма весьма актуально. Применение достижений эргономики к теории алгоритмов позволяет значительно улучшить понимаемость алгоритмов и программ.

2. Понятие эргономичного алгоритма задается с помощью конечного набора четко определенных правил и признаков, таких, как “главный маршрут должен идти по шампуру” и т. д. Следовательно, это понятие является строгим.

3. Рассмотренные выше четыре эквивалентных преобразования алгоритмов подтверждают, что эргономичность алгоритмов можно улучшить с помощью простых и ясных методов, которые в некотором смысле можно считать формальными.