tehnologia (Г.С. Иванова - Учебник - Технология программирования), страница 12

Первые процедурные языки программированиявысокого уровня, такие, как FORTRAN, понятием «тип вычислительного процесса» неоперировали. Для изменения линейной последовательности операторов в них, как в языкахнизкого уровня, использовались команды условной (при выполнении некоторого условия) ибезусловной передач управления. Потому и программы, написанные на этих языках, имелизапутанную структуру, присущую в настоящее время только низкоуровневым (машинным)языкам.Именно для изображения схем алгоритмов таких программ в свое время был разработанГОСТ 19.701-90, согласно которому каждой группе действий ставится в соответствиеспециальный блок (табл.

2.3). Хотя этот стандарт предусматривает блоки для обозначенияциклов, он не запрещает и произвольной передачи управления, т.е. допускает использованиекоманд условной и безусловной передачи управления при реализации алгоритма.В качестве примера, демонстрирующего особенности использования команд передачиуправления для организации требуемого типа вычислительного процесса, рассмотримпрограмму на языке Ассемблера.Пример 2.1 (вариант 1). Реализовать на языке Ассемблера подпрограмму поискаминимального элемента массива а(n). На рис.

2.2 приведен пример неудачной реализацииэтой подпрограммы. Стрелками показаны передачи управления. Даже с комментариями истрелками понять хорошо известный алгоритм достаточно сложно.загрузили адрес массивазагрузили счетчик - количество элементовприняли элемент в качестве максимумауменьшили счетчикесли все числа, то выходадрес следующего элементасравниваем текущий элементесли меньше, то меняем максимум иначе переходим к следующему элементу.58После того, как в 60-х годах XX в. было доказано, что любой сколь угодно сложныйалгоритм можно представить с использованием трех основных управляющих конструкций, вязыках программирования высокого уровня появились управляющие операторы дляреализации соответствующих конструкций. Эти три конструкции принято считатьбазовыми. К ним относят конструкции:• следование - обозначает последовательное выполнение действий (рис.

2.3, а);• ветвление - соответствует выбору одного из двух вариантов действий (рис.2.3, б);59• цикл-пока - определяет повторение действий, пока не будет нарушено некотороеусловие, выполнение которого проверяется в начале цикла (рис. 2.3, в).Помимо базовых, процедурные языки программирования высокого уровня обычноиспользуют еще три конструкции, которые можно составить из базовых:• выбор - обозначает выбор одного варианта из нескольких в зависимости от значениянекоторой величины (рис. 2.4, а);• цикл-до - обозначает повторение некоторых действий до выполнения заданногоусловия, проверка которого осуществляется после выполнения действий в цикле (рис.2.4,б);• цикл с заданным числом повторений (счетный цикл) - обозначает повторениенекоторых действий указанное количество раз (рис.

2.4, в).Любая из дополнительных конструкций легко реализуется через базовые. Перечисленныешесть конструкций были положены в основу структурного программирования.60Примечание. Слово «структурное» в данном названии подчеркивает тот факт, что при программированиииспользованы только перечисленные конструкции (структуры). Отсюда и понятие «программирование без goto».Программы, написанные с использованием только структурных операторов передачиуправления, называют структурными, чтобы подчеркнуть их отличие от программ, припроектировании или реализации которых использовались низкоуровневые способы передачиуправления.Несмотря на то, что Ассемблер не предусматривает соответствующих конструкций,«структурно» можно программировать и на нем.

Вернемся к примеру 2.1.Пример 2.1 (вариант 2). Поскольку реализуемый цикл по типу «счетный» сколичеством повторений n-1, используем соответствующую команду Ассемблера. Уберем иусложняющий понимание возврат на метку less, заменив его дубликатом командысохранения текущего максимального элемента.Полученный в результате «структурированный» вариант программы поискамаксимального элемента массива приведен на рис. 2.5. Единственный возврат реализуетциклический процесс, а передача управления на следующие команды – ветвление.Представление алгоритма программы в виде схемы с точки зрения структурногопрограммирования имеет два недостатка:• предполагает слишком низкий уровень детализации, что часто скрывает суть сложныхалгоритмов;• позволяет использовать неструктурные способы передачи управления, причем часто насхеме алгоритма они выглядят проще, чем эквивалентные структурные.61Классическим примером последнего является организация поискового цикла сиспользованием неструктурной передачи управления (рис.

2.6, а) и эквивалентныйструктурный вариант (рис. 2.6, 6).Кроме схем, для описания алгоритмов можно использовать псевдокоды, Flow-формы идиаграммы Насси-Шнейдермана. Все перечисленные нотации с одной стороны базируютсяна тех же основных структурах, что и структурное программирование, а с другой –допускают разные уровни детализации.Псевдокоды.

Псевдокод – формализованное текстовое описание алгоритма (текстоваянотация). В литературе были предложены несколько вариантов псевдокодов. Один из нихприведен в табл. 2.4.Описать с помощью псевдокодов неструктурный алгоритм невозможно. Использованиепсевдокодов изначально ориентирует проектировщика только на структурные способыпередачи управления, а потому требует более тщательного анализа разрабатываемогоалгоритма.

В отличие от схем алгоритмов, псевдокоды не ограничивают степень детализациипроектируемых операций. Они позволяют соизмерять степень детализации действия суровнем абстракции, на котором это действие рассматривают, и хорошо согласуются сосновным методом структурного программирования – методом пошаговой детализации.62Таблица 2.4СтруктураСледованиеПсевдокод<действие 1><действие 2>ВетвлениеЕсли <условие>то<действие 1>иначе <действие 2>Все-еслиЦикл-покаЦикл-пока <условие><действие>Все-циклСтруктураВыборЦикл сзаданнымколичествомповторенийЦикл-доПсевдокодВыбор <код><код 1>: <действие 1><код 2>: <действие 2>Все-выборДля <индекс> =<n>,<k>,<h><действие>Все-циклВыполнять<действие>До <условие>Цикл-пока i < n и A[i] * уi:=i+lВсе-циклЕсли i < nто Вывести «Элемент найден»иначе Вывести «Элемент не найден»Все-еслиFlow-формы.

Flow-формы представляют собой графическую нотацию описанияструктурных алгоритмов, которая иллюстрирует вложенность структур. Каждый символFlow-формы соответствует управляющей структуре и изображается в виде прямоугольника.Для демонстрации вложенности структур символ Flow-формы может быть вписан всоответствующую область прямоугольника любого другого символа. В прямоугольникахсимволов содержится текст на естественном языке или в математической нотации. Размерпрямоугольника определяется длиной вписанного в него текста и размерами вложенныхпрямоугольников.

Символы Flow-форм, соответствующие основным и дополнительнымуправляющим конструкциям, приведены на рис. 2.7.63На рис. 2.8 представлено описание рассмотренного ранее цикла с использованием Flowформы. Хорошо видны вложенность и следование конструкций, изображенныхпрямоугольниками.Диаграммы Насси-Шнейдермана. Диаграммы Насси-Шнейдермана являютсяразвитием Flow-форм. Основное их отличие от Flow-форм заключается в том, что областьобозначения условий и вариантов ветвления изображают в виде треугольников (рис. 2.9).Такое обозначение обеспечивает большую наглядность представления алгоритма.Также, как при использовании псевдокодов, описать неструктурный алгоритм,применяяFlow-формыилидиаграммыНассиШнейдермана, невозможно (для неструктурных передачуправления в этих нотациях просто отсутствуют условныеобозначения).

В то же время, являясь графическими, этинотации лучше отображают вложенность конструкций,чем псевдокоды.Общим недостатком Flow-форм и диаграмм НассиШнейдерманаявляетсясложностьпостроенияизображений символов, что усложняет практическоеприменение этих нотаций для описания большихалгоритмов.642.5. Стиль оформления программыС точки зрения технологичности хорошим считают стиль оформления программы,облегчающий ее восприятие как самим автором, так и другими программистами, которым,возможно, придется ее проверять или модифицировать.

«Помните, программы читаютсялюдьми», призывал Д. Ван Тассел, автор одной из известных монографий, посвященнойпроблемам программирования [60].Именно исходя из того, что любую программу неоднократно придется просматривать,следует придерживаться хорошего стиля написания программ.Стиль оформления программы включает:• правила именования объектов программы (переменных, функций, типов, данных ит.п.);• правила оформления модулей;• стиль оформления текстов модулей.Правила именования объектов программы.

При выборе имен программныхобъектов следует придерживаться следующих правил:• имя объекта должно соответствовать его содержанию, например:Maxltem - максимальный элемент;Nextltem - следующий элемент;• если позволяет язык программирования, можно использовать символ «_» длявизуального разделения имен, состоящих из нескольких слов, например:65Max_ltem, Next_Item;• необходимо избегать близких по написанию имен, например:Index и InDec.Правила оформления модулей. Каждый модуль должен предваряться заголовком,который, как минимум, содержит:• название модуля;• краткое описание его назначения;• краткое описание входных и выходных параметров с указанием единиц измерения;• список используемых (вызываемых) модулей;• краткое описание алгоритма (метода) и/или ограничений;• ФИО автора программы:• идентифицирующую информацию (номер версии и/или дату последнейкорректировки).

Например:{*****************************************************}{* Функция: Length_Path(n:word; L: array of real):real*}{* Цель: определение суммарной длины отрезков*}{* Исходные данные:*}{*n - количество отрезков,*}{*L - массив длин отрезков (в метрах)*}{* Результат: длина (в метрах)*}{* Вызываемые модули: нет*}{* Описание алгоритма:*}{*отрезки суммируются методом накопления, n > О*}{* Дата: 25.12.2001 Версия 1.01.'*}{* Автор: Иванов И.И.*}{* Исправления: нет*}{*********************************}Стиль оформления текстов модулей. Стиль оформления текстов модулей определяетиспользование отступов, пропусков строк и комментариев, облегчающих пониманиепрограммы.

Как правило, пропуски строк и комментарии используют для визуальногоразделения частей модуля, например:{проверка количества отрезков и выход, если отрезки не заданы}if n<0 thenbeginWriteLn('Количество отрезков отрицательно');exit;end;66{цикл суммирования длин отрезков}S:=0;for i: =0 to п-1 do S: =S + Len[i];Для таких языков, как Pascal, C++ и Java, использование отступов позволяет прояснитьструктуру программы: обычно дополнительный отступ обозначает вложение операторовязыка, например:атах:=а[1,1];for i:=1 to n dofor j:=1 to m doif a[i,j]>amax then amax:=a[i,j];Несколько сложнее дело обстоит с комментариями.

Опыт показывает, что переводить санглийского языка каждый оператор программы не нужно: любой программист, знающийязык программирования, на котором написана программа, без труда прочитает тот или инойоператор. Комментировать следует цели выполнения тех или иных действий, а также группыоператоров, связанные общим действием, т.е. комментарии должны содержать некоторуюдополнительную (неочевидную) информацию, например:{проверка условия и выход, если условие не выполняется}if n<0 thenbeginWriteLn('Количество отрезков отрицательно');exit;end;Для языков низкого уровня, например, Ассемблера, стиль, облегчающий понимание,предложить труднее. В этом случае может оказаться целесообразным комментировать иблоки операторов, и каждый оператор, например:;цикл суммирования элементов массива;установки циклаmov АХ, 0;обнуляем суммуmov CX, п;загружаем счетчик циклаmov BX, 0;смещение первого элемента массива;тело циклаcycle:addAX, a[BX] ;добавляем элементaddBX, 2;определяем адрес следующегоloop cycle;цикл на n повторений;выход из цикла при обнулении счетчика672.6.