Ergonomiska grafiskā algoritmu aprakstīšanas valoda DRAKON

Ingars Ribners2015.gada 16.aprīlis

Autors, grāmata

Паронджанов В.Д. Дружелюбные алгоритмы, понятные каждому. Как улучшить работу ума без лишних хлопот.

— М.: ДМК Пресс, 2014. — 464с. — Иллюстраций 223. — ISBN 978-5-94074-606-5

Владимир Паронджанов (1938)

Blokshēmas

• ISO 5807-85• ГОСТ 19.701-90

Kas ir ne visai labi ar blokshēmām?

BPMN diagramma

UML Activity diagramma

Blokshēmas

Uztveres process

Tikai galvas smadzenes vien patērē 20% no visas organisma patērētās enerģijas (un uztveres process notiek ne tikai galvas smadzenēs)

Uztvere nenotiek pa veltiUztverot, mēs tērējam enerģiju

ErgonomikaNo vikipēdijas:

Vārds ergonomika ir cēlies no grieķu valodas un tulkojumā nozīmē ergon — darbs, spēks, nomos — likums, noteikumi.

Tātad, ergonomika ir mācība par “spēka noteikumiem” – kur, kad un kādā veidā jāpieliek spēks, lai vajadzīgo darbu padarītu maksimāli efektīvi, bez lieka enerģijas patēriņa.

Algoritma ergonomika

Algoritma ergonomika ir algoritma dizaina mērs, kas apgriezti proporcionāls vidējajam enerģijas patēriņam, kas lasītājam jāpatērē, lai to uztvertu.

Jo ergonomiskāks algoritms – jo mazāk enerģijas jāpatērē, lai to uztvertu.

Algoritma ergonomika

Jo ergonomiskāks algoritma apraksts –> jo mazāku spēju cilvēks to spēs uztvert

–> jo plašāk tas tiks lietots.

Valodas DRAKON mērķis

1. Primitīvu (ikonu, makroikonu) kopa, no kuriem sastāv grafiska algoritma shēma

2. Skaidru prasību kopa, kurām ir jāatbilst grafiskai algoritma shēmai, lai to varētu uzskatīt par ergonomisku

3. Ekvivalentu pārveidojumu paņēmienu kopa, kurus pielietojot, neergonomisku algoritma shēmu var pārveidot par ergonomisku

DRAKON valodas pamatelementiElementārie bloki (ikonas)

DRAKON valodas “burti”

DRAKON valodas pamatelementiSaliktie bloki (makroikonas)Elementārie bloki (ikonas)

DRAKON valodas “burti” “zilbes”

DRAKON valodas pamatelementi

«Iesma» bloki:• Ikonas (3, 5-10, 12-16, 18, 20-21)• Makroikonas (2-20)

«Zars»

Divi algoritmu attēlošanas veidi valodā

“DRAKON-shēmas” – 2 veidi

1 2

Piemērs

Piemērs

Noteikums: “No vairāk pa labi – jo vēlāk”

Algoritma “cepurīte”

Trīs “karaliskie” jautājumi, uz kuriem algoritma “cepurīte” dod atbildes

1. Kāds ir uzdevuma nosaukums?2. No cik daļām uzdevums sastāv?3. Kā saucas katra no uzdevuma daļām?

Faktiski, “cepurīte” mums ātri iedod informāciju par pašu algoritmu (metainformāciju), kas ļauj ātri uztvert algoritma būtību un kopējo struktūru.

Piemērs 1

Piemērs 2

Piemērs 3

Siluets (“ar sliedēm”)

Siluets ar “izjauktām sliedēm”

No algoritma loģikas viedokļa – šis ir ekvivalents iepriekšējam.

No ergonomikas viedokļa – šis ir sliktāks variants, nekā iepriekšējais.

Siluets (vēlreiz “ar sliedēm”)

1. “Sliedes” palīdz saturēt kopā algoritma vizuālo tēlu. Šādi algoritms tiek uztverts kā vienots veselums.

2. Pa “sliedēm” vieglāk sekot līdzi algoritma loģikai (mazāks iekšējās enerģijas patēriņš to uztverot, nekā bez tām)

Algoritma “iesms”

Noteikums: Nosaukuma ikonas izejai un beigu ikonas ieejai jāatrodas uz vienas vertikāles

Vai algoritmā ir “karaliskais” ceļš?

Algoritmā, kas attēlots primitīva formā, algoritma galvenajam maršrutam jāiet pa “iesmu” (vertikāli uz leju)

Ja tā nav, tad algoritma shēma jāpamaina tā, lai tā būtu.

Piemērs

Mazākas nozīmes ceļi algoritmā

Princips: “Jo ceļš ir vairāk pa labi – jo sliktāks variants”

(“sliktāks” vietā var būt jebkurš cits kritērijs, galvenais, lai maršruti būtu sakārtoti)

Piemērs...

Jo vairāk pa labi – jo sliktāk

Vēl viens piemērs

Jo vairāk pa labi – jo ātrums lielāks

Kad izmantot primitīvu, bet kad – siluetu?

Kad izmantot primitīvu, bet kad – siluetu?

Primitīvu algoritma aprakstīšanai ieteicams izmantot, ja algoritma shēma satur līdz 10 elementiem.

Ja >10, tad ieteicams dalīt shēmu pa “zariem” un noformēt solueta formā.

Piemērs

19 ikonas primitīva formā

Piemērs

…tās pašas 19 ikonas - silueta formā

“Karaliskais” ceļš siluetā

Silueta “zara” gadījumā gadījumā darbojas abi tie paši likumi, kas primitīva gadījumā

1. Galvenais maršruts iet pa “zara” “iesmu”;

2. Jo mazāk svarīgs maršruts “zarā” – jo vairāk pa labi tas atrodas (“svarīgs” vietā var būt cits autora izvēlēts kritērijs)

Silueta galvenais maršruts ir secīgi savienoti silueta “zaru” galvenie maršruti.

Piemērs...

Līniju ierobežojumi algoritma shēmā

• Līniju krustojumi ir aizliegti;• Līniju pārrāvumi ir aizliegti;• Līniju savienotāji ir aizliegti.

Līniju krustojumi un pārrāvumi algoritma shēmā

T1

Jebkuru strukturētu* programmu valodā DRAKON var attēlot gan kā primitīvu, gan kā siluetu.

* nozīmē, ko izmanto E.Dijkstra u.c. autori

Līniju krustojumi un pārrāvumi algoritma shēmā

T2

Patvaļīgu (nestruktētu) programmu valodā DRAKON ne vienmēr var attēlot kā primitīvu. Tomēr, veicot galīgu skaitu ekvivalentu pārveidojumu, kas pieļauj jaunu mainīgo (“zaru” identifikatoru) ievešanu, programmu vienmēr var attēlot kā siluetu.

Piemērs

NEPAREIZI PAREIZI

DRAKON noteikumu kopsavilkums (1)

1. Sarežģītu algoritmu (>10 ikonu) valodā DRAKON rekomendē zīmēt kā siluetu, bet vienkāršu algoritmu (<=10 ikonu) – kā primitīvu.

2. Ikonā “Virsraksts” aizliegts rakstīt vārdu “Sākums”; tā vietā šeit jānorāda skaidrs un precīzs algoritma nosaukums.

3. Sadaliet sarežģītu algoritmu jēgpilnās daļās, katru no tām noformējiet kā silueta “zaru”. Katrai no daļām dodiet saprotamu un skaidru nosaukumu, ko ierakstiet ikonā “Zara nosaukums”.

4. Nokļūšana “zarā” iespējama tikai caur tā sākumu.5. Ikonā “Adrese” atļauts rakstīt tikai kādu no “zaru” nosaukumiem, citi uzraksti te

aizliegti.6. “Zaru” novietojumam telpā jāatbilst principam “Jo vairāk pa labi – jo vēlāk”.

Izņemot situācijas, kad veidojas “zaru” cikls.7. Primitīvam obligāti ir “iesms”. Tas nozīmē, ka primitīvam ikonas “Virsraksts” un

“Beigas” vienmēr atrodas uz vienas vertikāles, kura saucas “iesms”.

DRAKON noteikumu kopsavilkums (2)

8. Katram “zaram” obligāti ir “iesms”. Labās malas “zaram” tā ir vertikāle, kas savieno ikonas “Zara nosaukums” un “Beigas”. Pārējiem “zariem” par “iesmu” kalpo vertikāle, kas savieno ikonu “Zara nosaukums” un “Adrese”, bet, ja “zarā” ir vairākas “adreses” tipa ikonas – ar kreiso no tām.

9. Primitīva algoritmam vienmēr jābūt galvenajam maršrutam, kuram ir jāiet pa “iesmu”.

10.Mazāk svarīgiem maršrutiem primitīvā ir jābūt sakārtotiem pēc autora izvēlētā kritērija, piemēram: jo vairāk pa labi – jo sliktāk.

11.Uz silueta “zariem” arī attiecas noteikumi 9, 10.12.Ikonā “Beigas” ir jāraksta vārds “Beigas”.13.Savienotājlīnijas iet vai nu horizontāli, vai vertikāli. Slīpas līnijas nav atļautas.

Līnija nevar iet uz augšu.14.Līniju krustošanās ir aizliegta.15.Līniju pārtraukšana ir aizliegta.16.Savienotāju izmantošana ir aizliegta.

DRAKON-shēmas ekvivalentās pārveidošanas paņēmieni

Paņēmieni, kurus var izmantot, lai algoritma shēmu izmainītu, līdz tas atbilst iepriekšējos slaidos aprakstītajiem ergonomisku DRAKON-shēmu veidošanas noteikumiem.

DRAKON-shēmas ekvivalentās pārveidošanas paņēmieni

1. “Rokāde”2. Vertikālā apvienošana3. Horizontālā apvienošana4. Ikona “Iekļaušana”

Ikona “Jautājums”

Makroikona “Atzarojums”

Makroikona “Atzarojums”

Vienkāršu atzarojumu varianti

Vienkāršs atzarojums satur tikai vienu ikonu “Jautājums”

Saliktu atzarojumu piemēri

Atzarojumu sauc par saliktu, ja tā plecos ir vismaz viens vienkāršs vai salikts atzarojums

Paņēmiens “Rokāde”

“Rokāde” ir algoritma ekvivalents pārveidojums, kura rezultātā algoritma atzarojuma labais un kreisais plecs samainās vietām.

Piemērs

Piemērs

Vēl viens piemērs

1. Galvenais maršruts neiet pa “iesmu”;

2. Pārkāpts likums “jo vairāk pa labi – jo sliktāk”

Vēl viens piemērs

1. Galvenais maršruts neiet pa “iesmu”;

2. Pārkāpts likums “jo vairāk pa labi – jo sliktāk”

Vēl viens piemērs

Pārkāpts likums “jo vairāk pa labi – jo sliktāk”

Vēl viens piemērs

1. Galvenais maršruts iet pa “iesmu”;

2. Maršruti sakārtoti pēc kritērija “jo vairāk pa labi – jo sliktāk”

Atkārtošanās aizliegums

Noteikums: Vienādu ikonu atkārtošanās DRAKON-shēmā ir aizliegta.

Paņēmiens “Vertikālā apvienošana”

Paņēmiens “Vertikālā apvienošana”

Paņēmiens “Horizontālā apvienošana”

Paņēmiens “Horizontālā apvienošana”

Paņēmiens “Horizontālā apvienošana”

Izvairīšanās no kustojumiem

Algoritma shēmas ekvivalents pārveidojums, lai izvairītos no līniju krustojumiem

Atkārtošanās aizlieguma korekcija

Noteikums: Veicot apvienošanu, lai izvairītos no līniju krustojumiem, drīkst apvienot nevis visas vienādās ikonas, bet tikai blakusesošās vienādās ikonas.

Piemērs

Ko darīt, ja ergonomikas prasības ir savstarpēji pretrunīgas?

Piemēram, pretrunā var nonākt mērķis “samazināt vertikāļu skaitu” un mērķis “jo vairāk pa labi – jo sliktāk”

Ko darīt, ja ergonomikas prasības ir savstarpēji pretrunīgas?

Prioritātes princips: mērķim “jo vairāk pa labi – jo sliktāk” ir lielāka prioritāte, nekā vertikāļu skaita samazināšanai

Piemērs

Ergonomiskuma uzlabošanaabstraktām “DRAKON-shēmām”

Vartikālās un horizontālās apvienošanas noteikumus var piemērot abstraktām “DRAKON-shēmām” (automātiski)

Noteikumu “jo vairāk pa labi – jo sliktāk” abstraktām DRAKON-shēmām automātiski piemērot nevar (svarīga semantika)

Piemērs

Ekvivalentie DRAKON-shēmas pārveidojumi “vertikālā apvienošana” un “horizontālā apvienošana” ļauj pārveidot neergonomisku algoritmu (kreisajā pusē) uz tam ekvivalentu algoritmu (labajā pusē)

Ikona “Iekļaušana”

No iepriekš apskatītajiem noteikumiem (līniju ierobežojumiem) izriet, ka DRAKON-shēma nevar būt lielāka, kā tāds, kas pilnībā ievietojas vienā lapā.

Var izmantot šādus paņēmienus, lai to panāktu:1. Izmantot siluetu;2. Sadalīt algoritma shēmu daļās, izmantojot ikonu “Iekļaušana”

Piemērs

Vēl daži noteikumi ergonomisku algoritmu shēmu veidošanai

Algoritmam jābūt skaistam

“Skaists” ~ “ergonomisks”

Vēl daži noteikumi ergonomisku algoritmu shēmu veidošanai

Noteikumi skaistu algoritmu veidošanai:

1. Algoritma redzamajam tēlam jābūt lakoniskam. Visām nevajadzīgajām, liekajām detaļām jābūt atmestām

2. Lai algoritmu būtu ērti lasīt, tā līniju lauzumu skaitam jābūt minimālam

Piemērs (1)

Piemērs (2)

Piemērs (3)

DRAKON shēmas tekstuāla reprezentācija

• Ciklu attēlošana DRAKON-shēmās

• Loģikas izteiksmju vizualizācija DRAKON-shēmās

• Reālā laika algoritmu attēlošana DRAKON-shēmās

Atlikušās tēmas no šīs grāmatas

Паронджанов В.Д. Дружелюбные алгоритмы, понятные каждому. Как улучшить работу ума без лишних хлопот.

Kāpēc tas strādā?

1. Pareizi izmantota valodas struktūra• Burts -> zilbe -> vārds -> teikums -> proza• Burts -> proza

2. Algoritma vizuālajā reprezentācijā, kas veidots, atbilstoši DRAKON vadlīnijām, iekodēta algoritma struktūra (metainformācija), kas• apskatot algoritmu, tiek uztverta vispirms;• paātrina turpmāko algoritma uztveršanu vai vajadzīgās vietas atrašanu

tajā.

3. Tiek ņemta vērā ergonomika• Uztveres process nav bezmaksas• Katras smadzeņu sinapses darba process līdzinās procesam negaisa laikā

(zibens – lēna uzlāde – zibens – lēna uzlāde) – tas prasa daudz enerģijas.

DRAKON valodas trūkumi

• Valodā šobrīd nav iespējas attēlot subjektus (business units)

• Rīki, kas ļauj aprakstīt algoritmus valodā DRAKON, šobrīd ir ļoti pieticīgi. Rīki, kas ļautu automātiski pārveidot algoritmu shēmas uz ergonomiskākām – man šobrīd nav zināmi

DRAKON valodu saime

DRAKON-1 grafiska pseidovaloda neformālai algoritmu aprakstīšanai;

DRAKON-Basic, DRAKON-Pascal, DRAKON-C++, DRAKON-Erlang, DRAKON-Python, DRAKON-Lua u.c. grafiskas valodas kas pieļauj algoritmu aprakstīšanu un koda ģenerāciju konkrētās programmēšanas valodās.

Vēsture

• Был разработан в рамках космической программы «Буран» (с 1986 года при участии ФКА (Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н. А. Пилюгина, Москва) и РАН (Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша).

• Основной задачей разработчиков было создание единого универсального языка программирования и моделирования, который своей доступностью и мощностью способен заменить специализированные языки: ПРОЛ2 (для разработки бортовых комплексных программ Бурана), ДИПОЛЬ (для создания наземных программ Бурана) и ЛАКС (для моделирования).

• Работы по разработке языка были закончены в 1996 году.

• Эта технология эксплуатируется начиная с 1996 года в программах: международный проект «Морской старт», разгонный блок космических аппаратов «Фрегат», модернизированная ракета-носитель тяжёлого класса «Протон-М», ПРО «Тополь-М» и др.

http://drakon.su - informācija, grāmatas

https://ru.wikipedia.org/wiki/ДРАКОН - apraksts, vēsture, reālu algoritmu piemēri dažādās pielietojumu sfērās

http://drakon-editor.sourceforge.net - DRAKON-shēmu redaktors

Informācija tīklā

Jautājumi?

Paldies par uzmanību!