Структурные языки программирования примеры: О структурном программировании / Хабр

Содержание

О структурном программировании / Хабр

Многие в комментариях к посту об операторе goto высказывали одно и то же мнение, которое звучит примерно так: «За n лет написания программ мне ни разу не понадобился goto, и использовать его в будущем я тоже не собираюсь». И они абсолютно правы, уже давно доказана теорема о структурировании, в которой говорится, что любая простая программа функционально эквивалентна структурированной программе составленной с использованием функций и предикатов исходной программы, а также с использованием дополнительного счетчика. Доказательством является алгоритм составления той самой структурированной программы:

пронумеровать все узлы схемы, при этом порядок обхода произвольный;
пронумеровать все дуги схемы следующим образом: выходной дуге схемы припишем номер 0, всем остальным дугам присвоим номер вершины, в которую данная дуга входит;
для каждого функционального узла исходной программы, имеющего номер i и выходную дугу j, составить новую простую последовательную программу Gi с номером входной дуги i
для каждого предикатного узла с номером i составить новую простую программу
построить программу типа while do с do-частью в виде структры, проверяющей значения L.

Итак, если однажды вы напишите что-то вроде этого (программа из поста о goto):

if (p1)
{
	f1;
	goto L3;
}
L1:
if (p2)
{
L2:
	f2;
L3:
	f3;
	goto L1;
}
else if (p3)
{
	f4;
	goto L2;
}
f5;

То лучше перепишите этот код. Ведь не зря один умный человек сказал: «Пишите код так, как будто сопровождать его будет склонный к насилию психопат, который знает, где вы живете». Если учесть что большинство программистов недолюбливают goto, то это более чем актуально.

Воспользуемся теоремой и преобразуем этот код в соответствии с принципами структурного программирования. Сначала составим блок-схему этого алгоритма и пронумеруем блоки и дуги в соответствии с теоремой.

Теперь построим цикл while do с заменой предикатных и функциональных блоков.

Получилась схема структурированной программы, но в ней слишком много лишнего. Преобразуем её в соответствии со следующим алгоритмом:
Для каждого j>0 пытаемся заменить все присваивания L=j соответствующей подпрограммой Gj(в том числе и для L=1). Если L больше никогда не будет присвоено значение j можно убрать проверку L=j (вместе с соответствующей ей веткой выполнения) из структуры программы.

С помощью этой схемы можно легко написать код, соответствующий принципам структурного программирования.

if p1:
    f1
    f3
l = 3
while l > 0:
    if p2:
        f2
        f3
    elif p3:
        f4
        f2
        f3
    else:
        f5
        l = 0;

~~Или совсем избавиться от флага как это сделал eigrad здесь.~~

Так же можно было написать рекурсивный код предварительно преобразовав блок-схему программы в так называемую Е-схему.

Код:

def F1():
    if p2:
        F2()
    elif p3:
        f4
        F2()
    else:
        f5
def F2():
    f2
    F3()
def F3():
    f3
    F1()
if p1:
    f1
    F3()
else:
    F1()

Если учесть, что при реальном программировании функции именуются в соответствии с выполняемыми ими действиями, этот код так же становится более читаемым, чем код с использованием goto.

При написании топика использовалась методичка НГТУ «Информатика. Теория и практика структурного программирования.» Т.А.Шапошниковой.

P.S. Спасибо funca за его вопросы и исправления.

Структурное программирование

Программирование для универсальных компьютеров начиналось с программирования в машинных кодах, затем появились и начали своЈ развитие языки высокого уровня, затем Дейкстрой были развиты принципы структурного программирования, на смену структурному программированию пришло объектное программирование и в настоящее время активно развивается визуальное программирование.

Программирование для микроконтроллеров во многом повторяет тот же путь. Переход от этапа к этапу зависит от доступных внутренних ресурсов микроконтроллеров. ЕщЈ несколько лет назад использование языков высокого уровня было невозможно из-за малого объЈма внутренней памяти программ. (В дешЈвых моделях микроконтроллеров эта ситуация сохраняется до сих пор.) В настоящее время с появлением микроконтроллеров и сигнальных процессоров с объЈмом внутренней памяти в несколько десятков килобайт появляется возможность объектного проектирования.

Применение структурного программирования позволяет увеличить скорость написания программ и облегчить отладку написанной программы. Структурное программирование возможно и на языках программирования assembler, где не предусмотрено структурных операторов, подобных структурным операторам языков программирования C, PASCAL, PL/M.

В настоящее время существует два способа написания программ: снизу вверх и сверху вниз. При написании программы снизу вверх приступить к отладке программы невозможно, не написав полностью всю программу. При написании программы сверху вниз на любом этапе написания программы она может быть оттранслирована и выполнена, при этом можно отследить все алгоритмические действия программы, написанные к этому времени. Процесс написания программы не отличается от процесса создания алгоритма. Более того, эти этапы создания программы можно объединить. Выполняемое алгоритмическое действие отображается в названии подпрограммы. Например:

ProchitatPort ;Прочитать порт

VklychitIndikator ;Включить индикатор

Основная идея структурного программирования заключаются в том, что существует только четыре структурных оператора.

Используя эти структурные операторы можно построить сколь угодно сложную программу.

Первый структурный оператор называется линейная цепочка операторов. Любая задача может быть разбита на несколько подзадач. Выполнение подзадач может быть поручено подпрограмме, в названии которой можно (и нужно) отразить подзадачу, которую должна решать эта подпрограмма. На момент написания алгоритма (и программы) верхнего уровня нас не интересует, как будет решаться эта задача, поэтому вместо настоящей подпрограммы поставим подпрограмму-заглушку.