Является ли текстовое структурное программирование формальным методом?

Ортодоксальный метод Дейкстры, полностью запрещающий goto и заменители (см. с. 238, табл. 4, вариант 1), безусловно является строгим формальным методом. К сожалению, он полезен лишь как интересная теоретическая идея, которая, как показал всемирный опыт, в чистом виде оказалась непригодной для массового использования.

По мнению специалистов, “правила структурного программирования верны в 95%. Но остаются злополучные 5%” [20]. Чтобы поправить дело, решить проблему пяти процентов и создать метод, пригодный для широкой практики, пришлось пойти на компромисс и дать добро на использование заменителей и так называемое “ограниченное применение goto” (см. табл. 4, варианты 2—4). Благодаря этому проблема массовой практики программирования была решена. Но какой ценой? Ценой отказа от строгого формализма.

Это нетрудно показать. Например, авторы учебника языка СИ со­ветуют осторожно и редко применять заменители break и continue, “поскольку слишком частое их использование ухудшает читаемость программы, увеличивает вероятность ошибок и затрудняет ее модификацию” [21]. Далее они пишут: избегайте использовать goto, ибо это “чрезвычайно плохое” средство, которое следует применять “как можно реже или не применять совсем” [21].

Отсюда вытекает, что решение о списке случаев, когда нужно или не нужно употреблять перечисленные операторы, предоставляется программисту, который будет действовать, возможно, из лучших побуждений, но в соответствии со своим личным опытом и пристрастиями. Таким образом, о строгой формализации в данном случае речь идти не может.

Следовательно, мы вправе сделать существенное замечание. Структурное кодирование, используемое в широкой практике программирования, не является формальным методом, так как к формальным правилам Дейкстры пришлось добавить неформальные правила, касающиеся goto и заменителей.

В шампур-методе аналогом goto и заменителей служат формальные операции “пересадка лианы” и “заземление лианы”, на использование которых не накладывается никаких неформальных ограничений.

Тем самым мы приходим к важному выводу. В отличие от тексто­вого структурного программирования, обладающего лишь частичной формализацией, правила визуального структурного программирования формализованы на 100%, что подтверждается тем фактом, что они реализованы в алгоритмах ДРАКОН-редактора.

Почему самолет не машет крыльями?

Говоря о будущем структурного программирования, необходимо осознать, что текстовое и визуальное программирование опирается на разные системы понятий, которые по-разному расчленяют действительность. Поэтому видеоструктурное программирование нельзя рассмат­ривать как результат механического перевода устоявшихся понятий классического структурного программирования на новый язык.

Поясним сказанное. При визуальном структурном программировании программист работает только с чертежом программы, не обращаясь к ее тексту, подобно тому, как программист, работающий, скажем, на Паскале, не обращается к ассемблеру и машинному коду — они для него просто не существуют! Это значит, что столь тщательно обоснованная Дейкстрой коллекция ключевых слов структурного кодирования (if, then, else, case, of, while, do, repeat, until, begin, end [2]) при переходе к визуальному программированию становится ненужной — для программиста она просто перестает существовать! В равной степени становятся лишними и отмирают и другие ключевые слова, используемые оппонентами Дейкстры в различных вариантах расширения структур­ного кодирования: goto, continue, break, exit и т. д.

Следует специально подчеркнуть: поскольку в визуальном варианте структурного программирования ключевое слово goto не используется, теряют смысл и все споры относительно законности или незаконности, опасности или безопасности его применения, а также обширная литература, посвященная обсуждению этого, некогда казавшегося столь актуальным вопроса.

Предвижу возражения: хотя названные ключевые слова действительно исчезают, однако выражаемые ими понятия сохраняют силу и для визуального программирования. Например, две видеопрограммы на рис. 27 можно построить с помощью понятий if-then-else и goto. Данное возражение нельзя принять, поскольку произошла подмена предмета обсуждения. С помощью указанных понятий можно построить не видеопрограммы, а текстовые программы, эквивалентные видеопрограммам на рис. 27. Что касается собственно видеопрограмм, то они, будучи “выполнимой графикой”, строятся из “выполняемых” икон и “выполняемых” соединительных линий. Причем — подчеркнем еще раз — в процессе построения (которое реализуется с помощью ДРАКОН-редак­тора) пользователь не применяет понятия if-then-else и goto, ибо в этом нет никакой необходимости.

Нельзя путать задачу и систему понятий, на которую опирается метод ее решения. В обоих случаях — и при текстовом, и при визуальном структурном кодировании — ставится одна и та же задача: улучшить понимаемость программ и обеспечить более эффективный интеллектуальный контроль за передачами управления. Однако система понятий коренным образом меняется: ту функцию, которую в текстовой программе выполняют ключевые слова, в видеопрограмме реализуют совершенно другие понятия: иконы, макроиконы, соединительные линии, шампур, главная вертикаль шампур-блока, лиана, атом, пересадка лианы, запрет пересечения линий и т. д.

Очевидно, что использование понятий, выражаемых ключевыми словами классического структурного программирования, не является самоцелью, а служит лишь для того, чтобы “делать наши программы разумными, понятными и разумно управляемыми” [22]. Указанные понятия решают эту задачу не во всех случаях, а только в рамках текстового программирования. При переходе к визуальному программированию задача решается по-другому, с помощью другого набора понятий. Именно отказ от старого набора понятий и замена его на новый и позволяет добиться новой постановки задачи и более эффективного ее решения. Поэтому высказываемое иногда критическое замечание: “недостаток шампур-метода в том, что он не удовлетворяет требованиям структурного программирования” является логически неправомерным. Нельзя упрекать самолет за то, что он не машет крыльями.

ВЫВОДЫ

1. Визуальное структурное программирование (шампур-метод) и текс­товое структурное программирование несоизмеримы (в куновском смысле слова), они опираются на разные системы понятий, которые по-разному расчленяют действительность.

2. Текстовое структурное программирование решило стоявшие перед ним исторические задачи, исчерпало свои эвристические возмож­ности и, выполнив свою миссию, потеряло актуальность. В настоящее время точкой роста научного знания является визуальное структурное программирование.

3. При использовании шампур-метода набор ключевых слов класси­ческого структурного программирования становится ненужным. Благодаря этому создаются предпосылки, которые в будущем, возможно, позволят исключить ключевые слова и тем самым устранить путающий всех разнобой ключевых слов и структурных конструкций в разных языках программирования.

4. В отличие от текстового структурного программирования шампур-ме­тод является полностью формальным.

5. По эргономическим показателям визуальное структурное програм­мирование существенно превосходит свой текстовый аналог.

6. Широко распространенное мнение о несовместимости блок-схем и структурного программирования является мифом, нелепой ошибкой, основанной на невнимательном прочтении классической работы Э. Дейкстры “Заметки по структурному программированию”.

7. Дальнейшее использование неструктурных, неформальных и не­эргономичных блок-схем во всех случаях следует признать нецелесообразным.

8. Существующая литература по блок-схемам, включая международные и национальные стандарты, на 99% устарела.

9. Современные стандарты на блок-схемы объективно содействуют снижению качества соответствующей интеллектуальной продукции. Указанные стандарты игнорируют три важнейших принципа: структу­ризации, формализации и эргономизации.

10. Актуальной задачей является разработка новой системы международных и национальных стандартов на блок-схемы, свободных от перечисленных недостатков. В основу проекта новых стандартов целесообразно положить изложенные в этой книге правила визуального структурного программирования. Дракон-схемы наследуют все или почти все достоинства блок-схем и устраняют их недостатки.

Г Л А В А  17