Структурированный естественный язык

Структурированный естественный язык применяется для читабельного, строгого описания спецификаций процессов. Он является разумной комбинацией строгости языка программирования и читабельности естественного языка и состоит из подмножества слов, организованных в определенные логические структуры, арифметических выражений и диаграмм.

В состав языка входят следующие основные символы:

• глаголы, ориентированные на действие и применяемые к объектам;
• термины, определенные на любой стадии проекта ПО (например, задачи, процедуры, символы данных и т.п.);
• предлоги и союзы, используемые в логических отношениях;
• общеупотребительные математические, физические и технические термины;
• арифметические уравнения;
• таблицы, диаграммы, графы и т.п.;
• комментарии.

Управляющие структуры языка имеют один вход и один выход. К ним относятся:

1) последовательная конструкция:
ВЫПОЛНИТЬ функция1
ВЫПОЛНИТЬ функция2
ВЫПОЛНИТЬ функция3

2) конструкция выбора:
ЕСЛИ <условие> ТО
ВЫПОЛНИТЬ функция1
ИНАЧЕ
ВЫПОЛНИТЬ функция2
КОНЕЦЕСЛИ

3) итерация:
ДЛЯ <условие>
ВЫПОЛНИТЬ функция
КОНЕЦДЛЯ
или
ПОКА <условие>
ВЫПОЛНИТЬ функция
КОНЕЦПОКА

При использовании структурированного естественного языка приняты следующие соглашения:

1. Логика процесса выражается в виде комбинации последовательных конструкций, конструкций выбора и итераций.
2. Ключевые слова ЕСЛИ, ВЫПОЛНИТЬ, ИНАЧЕ и т.д. должны быть написаны заглавными буквами.
3. Слова или фразы, определенные в словаре данных, должны быть написаны заглавными буквами.
4. Глаголы должны быть активными, недвусмысленными и ориентированными на целевое действие (заполнить, вычислить, извлечь, а не модернизировать, обработать).
5. Логика процесса должна быть выражена четко и недвусмысленно.

Ниже приведен пример спецификации процесса 1 (ПОЛУЧИТЬ ПАРОЛЬ) для диаграммы, изображенной на рис. 2.8.

@ВХОД = ВВЕДЕННЫЙ ПАРОЛЬ
@ВХОД = ПАРОЛЬ
@ВЫХОД = СООБЩЕНИЕ
@ВЫХОД = КОРРЕКТНЫЙ ПАРОЛЬ
@СПЕЦПРОЦ 1.1 ПОЛУЧИТЬ ПАРОЛЬ
ВЫПОЛНИТЬ выдать СООБЩЕНИЕ клиенту,
запрашивающее ввод пароля
принять ВВЕДЕННЫЙ ПАРОЛЬ
ДОТЕХПОРПОКА ВВЕДЕННЫЙ ПАРОЛЬ = ПАРОЛЬ
или были сделаны три попытки ввода
КОНЕЦВЫПОЛНИТЬ
ВЫПОЛНИТЬ установить флаг КОРРЕКТНЫЙ
ПАРОЛЬ в случае равенства
@ КОНЕЦ СПЕЦИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА 1.1

Таблицы и деревья решений

Структурированный естественный язык неприемлем для некоторых типов преобразований. Например, если действие зависит от нескольких переменных, которые в совокупности могут продуцировать большое число комбинаций, то его описание будет слишком запутанным и с большим числом уровней вложенности. Для описания подобных действий традиционно используются таблицы и деревья решений.

Проектирование спецификаций процессов с помощью таблиц решений (ТР) заключается в задании матрицы, отображающей множество входных условий в множество действий.

ТР состоит из двух частей. Верхняя часть таблицы используется для определения условий. Обычно условие является ЕСЛИ -частью оператора ЕСЛИ-ТО и требует ответа "да-нет". Однако иногда в условии может присутствовать и ограниченное множество значений, например, ЯВЛЯЕТСЯ ЛИ ДЛИНА СТРОКИ БОЛЬШЕЙ, МЕНЬШЕЙ ИЛИ РАВНОЙ ГРАНИЧНОМУ ЗНАЧЕНИЮ?

Нижняя часть ТР используется для определения действий, т.е. ТО -части оператора ЕСЛИ-ТО. Так, в конструкции

ЕСЛИ ИДЕТ ДОЖДЬ ТО РАСКРЫТЬ ЗОНТ
ИДЕТ ДОЖДЬ является условием, а РАСКРЫТЬ ЗОНТ - действием.

Левая часть ТР содержит собственно описание условий и действий, а в правой части перечисляются все возможные комбинации условий и, соответственно, указывается, какие конкретно действия и в какой последовательности выполняются, когда определенная комбинация условий имеет место.

Поясним вышесказанное на примере спецификации процесса выбора символов из входного потока. При выборе символов необходимо руководствоваться следующими правилами:

1) если очередной символ является управляющим, то подать звуковой сигнал и вернуть код ошибки;
2) если буфер формируемой строки заполнен, то подать звуковой сигнал и вернуть код ошибки;
3) если очередной символ не находится в заданном диапазоне, то подать звуковой сигнал и вернуть код ошибки;
4) иначе поместить символ в буфер, увеличить значение счетчика выбранных символов и вернуть новое значение счетчика.
Таблица решений для данного примера выглядит следующим образом (таблица 4.1):

Таблица 4.1

	УСЛОВИЯ	1	2	3	4	5	6	7	8
C1	isctrl(c)	Д	Д	Д	Д	Н	Н	Н	Н
C2	I > max_lenght	Д	Д	Н	Н	Д	Д	Н	Н
C3	out_of_range(c)	Д	Н	Д	Н	Д	Н	Д	Н
	ДЕЙСТВИЯ
D1	beep()	1	1	1	1	1	1	1
D2	return(ERROR)	2	2	2	2	2	2	2
D3	return(++i)								2
D4	putchar(c)								1

Заметим, что если выполняется условие C1, то нет необходимости в проверке условий C2 и C3. Поэтому комбинации условий 1, 2, 3, 4 могут быть заменены обобщающей комбинацией (Д,-,-), где "-" означает любую из возможных альтернатив (в данном случае, Д или Н). Аналогично, комбинации условий 5 и 6 могут быть заменены обобщающей комбинацией (Н,Д,-). Редуцированная таким образом таблица решений будет иметь следующий вид (таблица 4.2):

Таблица 4.2

	УСЛОВИЯ	1	2	3	4
C1	isctrl(c)	Д	Н	Н	Н
C2	I > max_lenght	-	Д	Н	Н
C3	out_of_range(c)	-	-	Д	Н
	ДЕЙСТВИЯ
D1	beep()	1	1	1
D2	return(ERROR)	2	2	2
D3	return(++i)				2
D4	putchar(c)				1

Отметим, что на основе таблицы решений легко осуществляется автоматическая кодогенерация. Для вышеприведенного примера соответствующий код может выглядеть следующим образом:

IF (isctrl(c)) { beep(); return(ERROR) } ELSE { IF (i>max_length) { beep(); return(ERROR) } ELSE { IF (out_of_range(c)) { beep(); return(ERROR) } ELSE { putchar(c); return(++i) } } }

Построение ТР рекомендуется осуществлять по следующим шагам:

1. Идентифицировать все условия (или переменные) в спецификации. Идентифицировать все значения, которые каждая переменная может иметь.
2. Вычислить число комбинаций условий. Если все условия являются бинарными, то существует 2**N комбинаций N переменных.
3. Идентифицировать каждое из возможных действий, которые могут вызываться в спецификации.
4. Построить пустую таблицу, включающую все возможные условия и действия, а также номера комбинаций условий.
5. Выписать и занести в таблицу все возможные комбинации условий.
6. Редуцировать комбинации условий.
7. Проверить каждую комбинацию условий и идентифицировать соответствующие выполняемые действия.
8. Выделить комбинации условий, для которых спецификация не указывает список выполняемых действий.
9. Обсудить построенную таблицу.

Вариантом таблицы решений является дерево решений (ДР), позволяющее взглянуть на процесс условного выбора с позиции схемы. Дерево решений для вышерассмотренного примера приведено на рис. 4.1

Рис. 4.1. Дерево решений

Обычно ДР используется при малом числе действий и когда не все комбинации условий возможны, а ТР - при большом числе действий и когда возможно большинство комбинаций условий.
Рекламная пауза!