При создании программ разработчики обычно используют два способа: либо составляют структурную схему программы, либо сразу пишут программу. Очевидно, что при втором способе структура программы наверняка окажется нечеткой. Однако известно, что и хорошая структурная схема может привести к созданию программы с плохой структурой. Необходима некоторая система записи, с помощью которой стало бы возможным формальное проектирование программ.
Для создания такой системы записи был разработан язык проектирования программ PDL. Этот язык строится по образу универсальных языков программирования. Однако следует отметить, что языки программирования и проектирования используются для разных целей, поэтому сравнение их недопустимо. Если языки программирования связаны с обработкой структур данных обычных программ, то языки проектирования могут включать такие «элементарные конструкции», как «решение задачи» или «обращение матрицы», или вообще не содержать выражений, заданных в явной форме. Если запись программы на языке программирования известна, то этап проектирования не обязателен.
Язык проектирования обычно состоит из двух частей:
- заданного набора операторов, построенных по образцу языков программирования;
- общего, обычно неопределяемого синтаксиса, пригодного для описания задач в данной области.
Таким образом, язык проектирования программ включает определенный внешний синтаксис, описывающий логику программы при проектировании. Эта логика строится при помощи управляющих структур, имеющихся в большинстве языков программирования.
С другой стороны, язык PDL содержит неопределенный внутренний синтаксис, который включает все структуры данных и процедуры по их обработке. Почти любое предложение на естественном языке можно использовать для описания преобразования данных.
if X неотрицательно
then return (квадратный корень из X –
действительное число);
else return (квадратный корень из X –
мнимое число);
В этом случае на языке PDL фиксируется логика программы if — then — else, а внутренние выражения (например, «квадратный корень») не определяются. Далее должно производиться проектирование с помощью PDL-программы «извлечение квадратного корня из X». Язык проектирования обычно называют псевдокодом.
Язык PDL включает шесть групп операторов.
Оператор выбора.
а) if выражение;
then оператор1;
else оператор2;
Оба оператора могут быть последовательностью операторов, входящих в группу do — end.
б) do case (выражение);
/индекс1/ оператор1;
...
/индексn/ операторn;
else операторn+1;
end;
Оператор case используется для выбора из многих вариантов. Оператор case вычисляет выражение и выполняет тот оператор, у которого индекс равен значению выражения. Если никакой из индексов не равен значению выражения, то выполняется оператор else (если он, конечно, имеется). Как и оператор if, каждый из этих операторов может входить в группу do — end.
Оператор цикла.
а) do while (выражение);
набор операторов;
end;
Набор операторов выполняется до тех пор, пока значение выражения остается истинным.
б) do переменная = выраж1 to выраж2 by выраж3;
набор операторов;
end;
При вхождении в цикл в первый раз вычисляются значения выраж1, выраж2 и выраж3. Приращение (выраж3) может быть положительным, отрицательным или опущено (по умолчанию предполагается равным +1). Цикл выполняется любое число раз.
Оператор описания данных.
declare имя атрибуты;
Имена объявляются для переменных со списками атрибутов. Атрибуты могут быть стандартными типами данных языка программирования (real, float, integer и др.) или структурами данных высокого уровня (рис. 4.1).
Рис. 4.1 — Структура данных в языке PDL
Для определения сложных структур данных используются структуры типа:
declare 1 A,
2 B,
3 C,
3 D,
2 E,
2 F;
Это соответствует структуре дерева, изображенного на рисунке. Для ссылки на элементы подобных структур используется система уточненных имен. Таким образом, на узел C можно ссылаться как на A.B.C, хотя к C можно обращаться и непосредственно, если это имя используется однозначно.
Другие операторы.
а) переменная = выражение;
б) call имя процедуры(список аргументов);
в) return (значение);
г) имя procedure (список параметров);
список операторов;
end;
д) get (список данных для ввода);
е) put (список данных для вывода);
Все параметры в процедуре вызываются с помощью ссылок (т.е. адреса переменных передаются в процедуру). Область действия имен — в блоке, где проведено их описание.
Оператор leave.
Оператор leave обеспечивает выход из цикла, организованного с помощью оператора do. Оператор leave является типом управляющего оператора перехода.
Предложения на естественном языке.
Кроме указанных пяти классов операторов, любое предложение, написанное на естественном языке, можно использовать как оператор языка PDL.
а) Найти наибольший элемент в массиве B;
б) do для всех X из {a, b, c};
в) A = первый элемент B, который больше чем C.
Для языка PDL разработаны специальные трансляторы. С помощью таких трансляторов можно получать документацию, которая необходима для изучения и сопровождения любой системы. Кроме того, проектирование с помощью языка, сходного с языком программирования, в значительной мере уменьшает количество ошибок.