2. Основные принципы р-технологии
Р-технология была создана в Институте Кибернетики АН УССР. Для написания спецификаций в Р-технологии используется язык нагруженных по дугам ориентированных графов. Конкретная спецификация, созданная с помощью Р-технологии, представляет собой иерархию таких графов, называемых Р-схемами.
На самом деле Р-технология охватывает не только этап специфицирования программ, но и этапы проектирования, кодирования, отладки, и документирования в жизненном цикле программного обеспечения. Она предусматривает следующую цепочку работ по созданию программы:
построение Р-схемы или иерархии Р-схем, реализующей поставленную задачу;
генерацию исходного текста программы по заданной Р-схеме;
компиляцию и компоновку загрузочного модуля программы;
отладку и тестирование, полученной программы;
генерацию Р-схемы по исходному тексту программы;
документирование.
Язык Р-схем является удобной оболочкой, в которую может быть погружен любой язык программирования от ассемблера до языка высокого уровня, и в настоящее время является составной частью Единой системы программной документации (ГОСТ 19.005–85).
2.1. Графические структуры р-схем
Р-схема — это управляющая структура программы в виде множества возможных путей ее выполнения, изображенных направленными дугами. Структура Р-схем изображается с помощью простых графических элементов таких, как вершины, соединительные дуги и вертикальные линии.
Р-технология предполагает, что спецификации создаются по безбумажной схеме и весь процесс разработки выполняется с помощью средств вычислительной техники. При этом элементы Р-схем вводятся в ЭВМ и выводятся из нее с помощью алфавитно-цифровых (не графических) устройств ввода/вывода, а для изображения этих элементов применяются стандартные алфавитно-цифровые символы: “o”, “-” , “=“, “>“, “<“, “!”.
Вершинам Р-схемы соответствуют некоторые состояния вычисленного процесса, а дугам – переходы из одного состояния в другое. Дуги Р-схем могут содержать текстовые нагрузки. Обычно запись над дугой определяет условие прохождения по этой дуге, а запись под дугой – действие, выполняемое при этом прохождении. Условие – это некоторое выражение, содержащее предикаты и логические операции. Действие – это последовательность операторов присваивания, процедур или функций, которые записываются столбиком под соответствующей дугой.
Примеры фрагментов Р-схем, иллюстрирующие различные варианты текстовой нагрузки дуги, приведены на рис. 1. Как видно из этих примеров, и условие и действие на дуге могут отсутствовать.
Рис. 1. Варианты текстовой нагрузки дуги в Р-схеме
Для изображения переходов между состояниями (вершинами) в Р-схемах разрешается использовать только горизонтальные линии со стрелками (дуги). Вертикальные линии стрелок не содержат и используются только для соединения дуг, выходящих из одной вершины или входящих в одну вершину.
Дуга, изображенная двумя горизонтальными линиями, соответствует отождествлению соединяемых ею вершин. Такая дуга в Р-схемах называется технологической. Петли в Р-схемах изображаются, как показано на рис. 2.
Рис. 2. Изображение петель на Р–схемах
Построение Р-схемы основывается на комбинации двух структур, называемых базовой и специальной. Структуры Р-схем представлены на рис. 3.
Рис. 3. Типовые структуры Р-схем: а – базовая структура; б – специальная структура
На рис. 3 символами: Y1, Y2, … , YN, YN1, YN2, …, YNM обозначены условия прохождения по дуге; символами: D1, D2 ,…, DN, DN1, DN2, …, DNM – действия, выполняемые, если соответствующие условия истинны; символом Y – условие повторения вида “i = 1 step 1 until K”, “i = 1 … K” и т.п. Условия Y, Y1, Y2 ,…, YNM или действия D1, D2, …, DNM могут отсутствовать на дугах, обозначая тем самым безусловный переход, или переход без выполнения действия.
Базовая структура выполняется по следующему принципу. Если процесс находится в состоянии, соответствующем левой вершине, то анализируют прямые дуги (слева направо). Первая дуга, у которой условие перехода оказывается истинным, выполняется, т.е. выполняют указанные под ней действия, после чего осуществляется переход по дуге Р-схемы в следующее состояние вычислительного процесса (правая вершина). Дуга с отсутствующим условием просматривается последней независимо от ее места положения. После перехода в правую вершину аналогично просматриваются обратные дуги. Если какое-либо условие перехода по обратной дуге истинно, то выполняются соответствующие действия и осуществляется переход в левую вершину.
Специальная структура выполняется следующим образом. Если на технологической дуге ничего не записано, то просматриваются подряд сверху вниз все дуги, выходящие из левой вершины. Первая дуга, у которой условие оказалось истинным, выполняется, после чего осуществляется переход по соответствующей дуге к правой вершине, а далее по технологической дуге к левой вершине. Затем процесс анализа условий повторяется. Выполнение структуры заканчивается, когда все условия на дугах ложны. В этом случае происходит переход по технологической дуге от левой вершины к правой. Если на технологической дуге записано некоторое условие, то описанный процесс многократного выполнения расположенных ниже дуг производится в соответствии с записью этого условия.