Визуальный язык ДРАКОН

По идее когнитивной формализации знаний, в ШМ графика должна прежде всего удобно вмещать текст (и/или таблицы, если они допустимы как содержание вершины некоторого типа). Поэтому из БС-графики заимствуются только такие формы икон и их частей, которые и наглядны сами по себе, и удобно и экономично вмещают текст.

Как следствие, по сравнению с блок-схемами некоторые формы блоков получают новые значения (к примеру, форма-трапеция – как основа хронизаторов реального времени), а другие (скажем, ромб) не используются.

В то же время композиция многофигурных вершин м.б. более стройной, если ввести общие законы их построения. Возможны следующие: вертикалей окружения — вводятся условные оси, параллельные шампуру схемы и представляющие совокупные потоки управления процессов, взаимодействующих с алгоритмическим процессом, описываемым схемой; событийного следования — фигуры в вершине и/или части её содержания упорядочиваются по шампуру в порядке исполнения.

В части первого нужно раздельно представлять процессы того же исполнителя и процессы его внешней среды; поэтому следует ввести оси по обе стороны шампура; фигуры, представляющие связь с соответствующей категорией процессов, для удобства чтения нужно сделать как по форме направленными на ось, так и по положению смещёнными к ней.

В части второго предшествующие события представляются фигурами, расположенными ближе к началу шампура; кроме того, можно использовать уровни глубины, если допускать частичное перекрытие фигур в вершине.

Можно видеть, что в ШМ принято единственное правило — располагать фигуры вершины «лесенкой» всегда справа налево и направленные формы фигур направо - более простое, но менее информативное.

Также алфавит БС функционально шире, чем в ДРАКОНе. Блок-схемы предназначены для представления содержания всей программы (в смысле расширенного тезиса Вирта). Поэтому, кроме подалфавита импер-части (называемой в БС «схема алгоритма»), предусмотрен также подалфавит для деклар-части («схемы данных»). Имеются также средства для представления материальных действий («техпроцессов» по Паронджанову) и структур (актив-части). Однако назначение ДРАКОНа — представлять только императивные знания; поэтому остальной алфавит здесь не нужен.

Важно понимать, что графика шампур-схемы представляет лишь часть формализуемого знания о предмете шампур-визуализации. Остальная часть представляется содержанием вершин (и, возможно, рёбер). Т.е. за схемой всегда стоит некий целостный язык представления (ЯПЗ), изначально полностью текстовый. Именно на него мы и указываем префиксом. Не принимать во внимание этот язык можно, лишь рассматривая абстрагированные шампур-схемы (литеральные и «слепыши»). Конкретный же графит-язык «гибриден», т.е. образуется «скрещиванием» ЯПЗ с шампур-языком (схем-«слепышей»). При этом часть синтаксиса текстового ЯПЗ представляется графикой вершин и рёбер, а часть — их содержанием (как ещё говорят, разметкой графа). Образуется т.н. гибридный язык — который д.б. эквивалентен чисто текстовому.

Если же мы не указываем ЯПЗ, но считаем, что схема конкретная (гибридная) — это лишь значит, что мы принимаем для содержания её рёбер и/или вершин синтаксис некоего гибридного ЯПЗ, выбираемого «по умолчанию». Разумно считать таким естественный язык описания деятельности, родной для сочинителя (и, конечно, читателя) схемы. Однако этот язык для удобства дальнейшей формализации обычно как-то структурируется (ограничивается). Как — покажем при определении лексики языка.

Далее рассмотрим дракон-алфавит с позиций структурного анализа и синтеза.

С учётом определения «от блок-схем» начать, конечно, стоит с вершин, представляющих эквиваленты БС-алфавита. Их определения даны на рисунке ниже.

Видно, что дракон-алфавит богаче БС уже в этой части. Причиной тому в первую очередь разнообразие способов представления ветвлений (т.н. предикатных вершин в терминах блок-схем).

Для уточнения (расширения) смысла вершины, включённой в шампур, в шампур-методе используют добавочные вершины-боковики, присоединяемые справа и/или слева к вершине, находящейся на шампуре (в цепочке следования). Возможность присоединения мы показываем отрезком линии сбоку. Так же показываются точки включения в вертикаль (вход и/или выход[ы] вершины).

Возвращаясь от формы к сути, заметим для начала, что алфавитные знаки индексируются не так, как в исходном техноязыке. Это связано и с их смысловой группировкой, и с тем, что ДРАКОН — лишь один из нужных для визуализации языков. Это следует из упомянутых классификаций — уже в ГРАФИТ-ФЛОКС, как было сказано, имеется два языка. Поэтому же в текст вершины Заголовок включён префикс языка — каждая схема составляется на одном языке, но языков, у потребляемых для описания одного и того же предмета, м.б. более одного… Почему - сказано выше в «Отступлении о языках…».

Далее, в техноязыке принято включать в заголовок имя схемы. По сути, это имя алгоритмического процесса. Имеющего некий внешний контекст, в котором он вызывается, для чего создаётся собственный контекст процесса. Для указания контекста в техноязыке обычно используют боковики.

Процесс может и не иметь конца — тогда говорят, что он «зацикленный». В техноязыке в этм случае используют специальную форму дракон-схемы, которую рассмотрим в другом разделе.

Возможно, что два и более алгопроцессов взаимодействуют друг с другом. Тогда возникает некая организация дракон-схем в систему, которую можно назвать «дракон-моделью». Представляемые схемами модели процессы могут находиться либо в отношении «главный-подчинённый» (иерархическая, или ранговая модель), либо в отношении «партнёров» (одноранговая, или диспозитивная модель). По порядку же возникновения всегда существует первичный процесс, который для другого данного процесса бывает:

• вызывающий — когда данный процесс был вставкой (во вставку во вставку и т.д… - если уровней вызова много) в другой процесс;

• «родительский» - когда данный процесс порождён как часть системы т.н. совместно протекающих взаимодействующих процессов (как ещё говорят, асинхронных или параллельных — понятие см. в Ч.I, Гл. 6 «Концепций и принципов…» В.Ш. Кауфмана).

В ранговой модели существует только одна рабочая точка. Она последовательно проходит процессы, начиная с первичного вызывающего. Там, где указана вставка другого процесса, совершается переход на его схему. Когда эта схема пройдена до конца — переход обратно на место указания вставки. В совокупности эти переходы образуют т.н. переход с возвратом (у Паронджанова также называется «акробатический прыжок»). Первичный процесс здесь понимается как головной.

Суть асинхронности (параллелизма) — в допущении более чем одной «рабочей точки» для системы процессов. Каждая точка развёртывает свою схему, и при необходимости процессы взаимодействуют. Первичный процесс в этом случае понимается как базовый; он может контролировать ход порождённых им процессов и при необходимости «снимать» их — досрочно прекращать исполнение.

Понятно, что в обоих моделях в каждом процессе, если он нелинейный, проходится один маршрут. Также понятно, что в ранговой модели ни один процесс, кроме первичного, не м.б. «зацикленным».

В определении действия мы видим повторяющуюся структуру. Хотя бы одно действие всегда записано в вершине; но можно записать два и больше. Это удобно для смысловой группировки цепочки действий в одной или более вершинах. При этом считаем, что действия выполняются в том порядке, как они написаны в вершине.

Что такое маршруты процесса? Это возможные цепочки действий от начала до конца процесса. На дракон-схеме маршрут получается, если пройти путь от начала её к концу. Если такой путь м.б. только один, то процесс (и маршрутная структура) линейный. Однако в жизни чаще одного результата можно ( или нужно) достигать разными путями — вспомним о существовании условий решения задачи. Они м.б. начальными (грубо говоря, когда стоит начинать процесс и что при этом нужно «принять по умолчанию») и граничными — что нужно соблюдать в процессе решения (возможно, когда прекратить процесс, не дойдя до результата).

В нелинейных процессах и структура маршрута нелинейна. Чтобы её выразить, используется прежде всего условный (т.н. предикатный, как говорят математики) тип вершин. В условной вершине выбирается один из возможных маршрутов. В техноязыке для этого служит виоп Развилка.

Уточним, что в РБНФ-итераторах (как помним из определения РБНФ-метаязыка, так называется операция, обозначаемая фигурными скобками) N служит обозначением натурального (иногда — целого, т.е. включающего и ноль) числа — предела повторений вхождения. Число это каждый раз м.б. разным — на что указывает конкретизирующий индекс при N.

В нелинейной схеме «самый-самый» по какому-то критерию (или ряду критериев) маршрут удобно принять за главный. В шампур-методе принято, что он всегда идёт по прямой — т.е. через главные выходы всех развилок. Как упорядочиваются остальные маршруты — поговорим дальше.

С использованием двух следующих вершин строится дракон-переключатель — иная форма визуализации условия ветвления.

Какие конструкции можно строить из этих «кубиков»? Чтобы это понять, далее рассмотрим следующую группу знаков и конструкций шампур-схем.

Детальное определение (раскрытие текста действия) фактически вводит три уровня формальности языка. Мы уже их обсудили выше.

В определении развилки мы снова видим разные уровни формальности. Правда, здесь выделены только два, дабы не перегружать читателя подробностями. Однако математический уровень существует — обычно представляется в виде функций исчисления высказываний (т.н. предикатов — откуда и название условных вершин в БС-языке). В практике алгоритмизации пока ещё принято «пропускать» этап выделения условных функций. Но для надёжной (гарантоспособной) формализации он необходим — их формулирование даёт возможность понимать логику формирования маршрутов и проверять её.

Понятно, что уровни формальности содержания вершин д.б. согласованы в пределах схемы (по крайней мере, законченной). Вряд ли есть смысл для исполнителя информатически строгого (реальной машины или её абстракции типа «машины Тьюринга») в действиях и вопросах, представленных как функции и/или неформальные предложения…

То же касается и согласования репертуара, багажа и реквизита схемы и предполагаемого исполнителя при должном уровне формальности языка.

Сначала — замечания по синтаксису. Прежде всего видно, что мы ввели визуальный эквивалент РБНФ. Здесь он описывает повторы отдельных частей схем (знаков Д17 и Д18). Как — сказано выше в «Отступлении о синтаксисе…».

Снова вернёмся от представления к содержанию. С комментариями всё понятно. Или они указывают, «куда подшили» (скобочные), или «куда вставили» (вершинный). Вообще комментарий в формальном смысле - это часть текста, которую можно удалить без изменения значения (для исполнителя). Проще говоря — это часть описания, нужная для сочинителя, а не для исполнителя (второму она м.б. и непонятна). Но вершинный комментарий на практике иногда используют для размещения части описания, не выразимой на языке шампур-схемы. Это эргономически не лучшее решение — и м.б. только как временное в процессе построения полноценной системы языков (как описано в завершающем разделе статьи).

Далее у нас определены конструкции для нелинейных связей в схемах техноязыка. Причём подробно — вместе с вершинами. Поскольку в них выражена своя часть смысла — и нам интересная именно в связи с построением и чтением схем. После изучения языка этот смысл понятен — поэтому на практических схемах вершины можно не показывать (как и делается в книгах по техноязыку). Вот чего там не делалось (по крайней мере, до 2011 года :)) - это объяснения их смысла…

Петля цикла, как мы видим — в некотором смысле пара для развилки — там вершина-разветвитель, здесь — соединитель. Она и используется в паре — направляя побочный выход развилки выше её входа по шампуру — в конструкциях циклических атомов техноязыка (об атомах поговорим в следующем разделе). По конфигурации это тот же знак, что в книгах. Только добавлен вариант, зеркальный относительно вертикали (зачем — будет ясно далее).

А вот гребёнок в исходном определении техноязыка читатель не найдёт. На их месте определяется как знак петля силуэта. Это - следствие структурного анализа шампур-схем — т.е. целесообразного выделения их частей. В самом деле, конструкции ветвления (и соответствующие атомы техноязыка), как можно видеть, содержат такие гребёнки. И при их отсутствии в словаре получается, что ветвление частично строится непонятно из чего… Тогда как петля силуэта м.б. построена как раз из гребёнок и петли цикла — только в зеркальном отражении (для того оно и введено в алфавит). Как всё это делается — рассказано после раздела об атомах.