DRAGONでのビジュアルプログラミング

ビジュアルおよびテキストプログラミング

プログラムの原動力は何ですか？ 何が有用な結果を生み出しますか？ もちろん、アルゴリズム。 アルゴリズムは、プログラムが作成された効果を作成します。 アルゴリズムは単独では機能しません。 データ構造と連動します。 しかし、アルゴリズムはプログラムの大部分を占めています。

歴史的に、プログラムのアルゴリズムはソーステキストの形式で記述されています。 テキストがアルゴリズムを表す最良の手段であることを疑う人はほとんどいません。 アルゴリズムは、CやJavaScriptなどのプログラミング言語の関数内でエンコードされます。 鳥瞰図からアルゴリズムを理解したい人のために、擬似コードが提供されています。 ただし、テキストには重大な問題があります。 実際には、人はソリッドテキストに対して最適化されていません。 人間はグラフィックスの知覚に最適化されています。 テキストは比較的新しい発明ですが、生物は何百万年もの間グラフィック情報を処理してきました。

これに基づいて、アルゴリズムをグラフィカルな形式で作成することは論理的です。 エンジニアを見てください。 彼らはどこでも図面を使用しています。 プログラマーが悪いのはなぜですか？ 彼らも、アルゴリズムの図面を作成できます。 ここで議論する人もいます：視覚プログラミングはおそらく非効率的です。 UMLは不便であり、フローチャートは簡単に混同されます。 従来の方法、つまりテキストでプログラムすることをお勧めします。 構造プログラミングでは、少なくとも構造があり、秩序と均一性を提供します。 それに、チャートを描くのは長くて難しいです。 描画よりも速く入力します。

では、プログラマーは一生テキストだけで作業する運命にあるのでしょうか？

おそらく、すべてがそれほど悪いわけではありません。 DRAGON、BPMN、LMLアクション図など、順序と構造も持つアルゴリズムを表現するための視覚言語があります。 ここでは、視覚アルゴリズム言語DRAGONを見てください。

DRAGONでのプログラミング方法

DRAGONは独立したプログラミング言語ではありません。 彼は たとえば、JavaScript、Python、C ++などのテキスト言語。 DRAGONは、テキスト言語とともに、DRAGON-JavaScript、DRAGON-Python、またはDRAGON-C ++というハイブリッド言語を形成します。

ハイブリッド言語でのプログラミングは次のとおりです。

1. ドラゴンスキームを描画します。
2. アイコンの中に、対応するプログラミング言語で小さなコードを配置します。
3. トランスレータプログラムは、DRAGONスキームをソースコード付きのテキストファイルに変換します。
4. このテキストファイルは、通常どおりプロジェクトに含まれています。
   
   ダイアグラムからのコード生成は現在、いくつかのエディターでサポートされています。 この記事の例は、DRAKONエディターで作成されています。

チャートからコードを生成する

図では、DRAGONが実行のフローを制御します。 したがって、アイコンのソースコードには、 if 、 else 、 switch 、 case 、 for 、 whileなどのキーワードを含めないでください。

アイコンの内部には、算術式、値の割り当て、関数呼び出し、比較など、単純な単一値のコードのみがあります。 しかし、分岐とループは、DRAGON言語の構築によって実装されます。

また、論理式を使用することはお勧めしません：and、or、not。 それらはまたドラゴンによって描かれています。

コード生成は次のとおりです。

• 各ダイアグラムから関数が作成されます。
• チャートの名前が関数の名前になります。
• 関数パラメーターは、グラフ名の右側にある「公式パラメーター」アイコンから取得されます。
• 関数の本体は、ダイアグラムの構造とアイコンの内容に基づいて生成されます。

図 図1は、DRAGON-JavaScriptハイブリッド言語と生成されたJavaScriptコードの小さな図の例を示しています。

図のテキストconsole.log（猫、犬）のあるボックス 1はアクションアイコンです。 1つの「アクション」アイコンにどれくらいのコードを配置できますか？ 1つのアイコンに1つの思考が含まれるようにする必要があります。 これは1行のコードである場合もあれば、複数行である場合もあります。

生成されたコードには、アイコンの数を示すコメントが付いています。 エディターで、Ctrl + Iを押すと、任意のアイコンにすばやくジャンプできます。

図1. DRAGON-JavaScriptの図とそれから生成されたコード。

質問アイコン

分岐には、質問と選択肢のアイコンが使用されます。

質問アイコン（図2）はif-then-else構造に対応しています 。

単語trueおよびfalseの代わりに、単語YesおよびNoが使用されることに注意してください（ YesおよびNoに切り替えることができます）。

「真実」と「偽」-これは科学的に壮観に聞こえます。 ただし、幼少期の「はい」と「いいえ」の友人は人に近い。

はいといいえの碑文は交換できます。 質問アイコンからの出口の位置は変更されません。 一方の出口が下がり、もう一方が右側になります。 DRAGON言語での分岐は常に右に向けられるため、アイコンの左側からの出口は禁止されています。 この予測可能性は、読者が出力を探す場所を事前に知っているため、チャートを読みやすくします。

DRAGON言語のもう1つの機能は、分岐に完全な菱形ではなく、切り捨てられた菱形が使用されることです。 これにより、グラフのスペースが節約されます。

図2.質問アイコン

視覚論理式

DRAGON言語では、論理演算子AND 、 OR、およびNOTが不要になり、「等しくない」演算子も不要になります。 もちろん、論理演算自体が必要です。 ただし、DRAGONでは、テキスト演算子の代わりに視覚的な論理式が導入されています。

視覚的な論理式を取得するには、いくつかの「質問」アイコンを接続する必要があります（図3を参照）。

拒否を取り除くのは特に良いことです。 拒否は直感的ではなく、エラーと不便をもたらします。 否定（論理演算子はNOT ）は、 はいおよびいいえラベルを再配置することにより、DRAGON言語で実現されます。

論理式のテキスト表記は確かにコンパクトです。 ただし、視覚的な数式は読みやすくなります。 オペランド値の可能な組み合わせのそれぞれは、指でトレースできます。

図3.視覚的論理式

矢印で循環

DRAGON言語で通常の実行順序を示すために、矢印は必要ありません。 次のアイコンは常に下部にあります。 矢印は、実行フローがダイアグラムをジャンプするときにのみ必要です。 このような上方ジャンプは、サイクルを意味します。 したがって、DRAGON言語の矢印はサイクルの兆候です。 DRAGONスキームをざっと見ると、矢印がすぐにわかります。 したがって、サイクルはすぐに表示されます。 これは、他のグラフィック言語と比較した場合のドラゴンの重大な利点です。 サイクルを探す必要はありません。

したがって、質問アイコンを矢印に接続すると、ループが発生します。 これは、 whileおよびdo-while構造に類似しています 。 図4は、矢印付きのいくつかのタイプのサイクルを示しています。

矢印の付いたサイクルの質問アイコンは、サイクルを終了する条件をチェックします。 もちろん、1つの質問アイコンの代わりに、いくつかのアイコンがあります。 次に、視覚的論理式がサイクルを終了します。

図4.矢印のサイクル

アイコン「選択」

質問アイコンには論理式が含まれています。つまり、 YesとNoの 2つの値を取ることができます。 典型的な例は、2つのオブジェクトの比較です。 特定の式を複数の値と比較する必要がある場合は、「選択」アイコンが使用されます（図5）。 これは、 魔女の場合の構成と一致しています。

「選択」アイコンの式と比較される値は、「バリアント」アイコンに配置されます。 右端のバージョンにテキストがない場合、これは「他のすべての値」を意味します。 このような空のバリアントは、 switchステートメント内のデフォルトキーワードに似ています 。

右端のオプションは、上向きの矢印で終わる場合があります。 この場合、再び矢印のサイクルを扱います。 このようなサイクルでは、「質問」ではなく「選択」アイコンが終了条件の原因となります。

図5.選択アイコンとバリアントアイコン

「CYCLE FOR」アイコン

DRAGON-JavaScriptのforおよびforeachループの代わりに、「FORループ」アイコンが使用されます。 「サイクルFOR」アイコン（図6）にはいくつかの種類があります。

foreachキーワードの後、セミコロンの前に変数が1つある場合、配列を反復処理するためのコードが生成されます。 配列要素（インデックスではありません）が変数に配置されます。

foreachキーワードの後に​​2つの変数がある場合、DRAKONエディタはオブジェクトのプロパティ（ハッシュテーブルエントリ）の反復が必要であることを認識します。 オブジェクトのプロパティのみが列挙されます。

ループの3番目のバージョンは、セミコロンで区切られた3つの式の存在を意味します。 これは、CおよびJavaに固有の伝統的なforループです。

「Cycle FOR」アイコンの制御下にあるサイクルから、「Question」または「Choice」アイコンを使用して早期終了が可能です。 この出力は、 breakキーワードにほぼ対応しています。

図6. DRAGON-JavaScriptの「CYCLE FOR」アイコンのさまざまなビュー

1つのループエントリのみ

DRAGON言語では、サイクルに制限が課されます。 各サイクルに入力できるのは1つだけです。 この制限の目的は、読みやすくすることです。 ダイクストラが説明したように、この制限により、ドラゴンは構造プログラミングのフレームワーク内に保持されます。

ループからのいくつかの出口は許可されますが、エントリは1つだけでなければなりません。 図 図7は、2つの出力を持つサイクルを示しています。 これは許可されています。 図 図8に、禁止サイクルの例を示します。 さまざまな方法で入力できるため、禁止されています。

ただし、これらの禁止されたサイクルの外観を記憶しないでください。 DRAKON Editorは、このようなループを自動的に検出し、エラーをスローします。

図7. 2つの出力を持つ許可されたループ





図8. 2つの入力がある禁止サイクル

テキスト構造化プログラミングとの違い

ご覧のとおり、DRAGON言語のアイコンとマクロアイコンは、テキスト構造プログラミングの標準的な構成と一致しています。 ただし、違いがあります。 テキストは、インデントがあっても、1次元のオブジェクトです。 また、図は2次元です。 追加の自由度が図に表示され、表現力が向上します。 たとえば、繰り返しのないテキストベースのプログラミング言語で試してみて、図1のようなアルゴリズムを描いてください。 9。

テキストと比較して追加の自由があるにもかかわらず、DRAGONはアナーキーを攻撃することをまだ許可していません。 彼のルールは、混乱を防ぐのに十分に厳しいです。 DRAGONは、柔軟性と厳密さの間の合理的な妥協点を提供します。

図9テキストのみで表現するのが難しいアルゴリズム。

グラフィック言語の利点

DRAGON言語には興味深い運命があります。 その基本原則は、ダイクストラ自身によって定められました。 DRACONは、ロシアの宇宙産業の腸で現在の形を獲得しました。 ドラゴン語の規則が偶然に生じたものではないことは注目に値します。 それらは最初にフォーカスグループで実行され、次に実宇宙プロジェクトで研ぎ澄まされました。

それでは、ドラゴンの強みは正確には何ですか？

まず、DRAGONはグラフィック言語です。 また、グラフィック言語には、テキストよりも基本的な利点があります。

第一に、思考は線にランダムに散らばるのではなく、正方形またはアイコンの中に囲まれています。 1つの考え-1つの小さな正方形。 さまざまな考えが1つの混乱に結びつくことはありません。

第二に、アルゴリズムを通るパスを指（または注視）で追跡できます。 他を探す必要がない場合。 行に従って、目的のボックスに入ります。 質問への答えを探すためにソースコードに目を通す必要はありません。次に何が起こったのでしょうか。

チャートには、魔法のような特性もあります。 人が図を見ると、突然、さらに理解が深まります。 以前は見えなかった接続が明らかになります。 テキストではめったに起こりません。

特別な人間工学的ルール

しかし、ドラゴンは単なる図ではなく、慎重に考え抜かれた図です。 ドラゴンダイアグラムは、従来のダイアグラムよりも読みやすくなっています。 これは、特別な人間工学的手法により保証されています。 ここにそれらのいくつかがあります。

• ラインを越えることは禁止されています。 一般的に。 交差点により、視覚アナライザーは線が接触していると疑ってしまいます。 これらの疑いは、追加のメンタルワークを作成します。 不要な作業は破棄する必要があります。
• 先頭にはアルゴリズムの名前が含まれ、常に図の左上隅にあります。 したがって、始まりを探す必要さえありません。 それは通常の場所です。
• チャートには一方の端しかありません。 道路で何が起こっても（例外を除く）、私たちは常に終わりを迎えます。
• 直線のみが許可されます。 曲線や曲がりはなく、不必要なねじれもありません。
• 厳密に垂直線と厳密に水平線のみが許可されます。 傾斜線は禁止されています。 数学愛好家の説明：ドラゴンダイアグラムは平らな長方形のグラフ（マンハッタングラフ）です。 人間の視覚装置は、まっすぐな直交線で接続されたオブジェクトを即座にキャプチャします。 しかし、「アメリカンドリームカーブ」がどこに導くかを追跡するには、読者のさらなる集中が必要です。
• ドラゴンスキームは上から下に実行されます。 このルールは、次のアイコンを探すためにチャートの熱狂的なアイスキャンの必要性を避けます。 次のアイコンは常に下部にあります。 アイコンの入り口は上にあり、出口は下にあります。 次のアイコンの場所がわかっているため、矢印は不要です。 シンプルな線で十分です。 各アイコンの横にある矢印は視覚的なノイズです。 矢印からアイコンを接続するタスクを削除したら、特別なミッションをそれらに割り当てることができます。 ドラゴンでは、矢印はサイクルを意味します。
• 分岐は右側のみで発生します。 これは、予測可能性と均一性の点で非常に役立ちます。
• 同じ垂直線にあるアイコンは同じ幅にする必要があります。 これにより、アイコンが単一の全体に属しているという感覚が得られます。 全員が同じ幅を持ち、スタートアップアイコンがない場合、目はダイアグラム上を簡単かつ自由に滑る。

上記のルールには非常に実用的な価値があります。 一方では、彼らはアーティストの狂気を抑えるように設計されています。 それらと混同するチャートを作成することはより困難です。 一方、図表に認識をもたらします。 チャートは作成者だけでなく理解可能になります。

図の図 10および11は、実際の例を使用して、DRAGON言語の人間工学的手法を示しています。

図10.例によるDRAGON言語の人間工学的手法





図11. DRAGONのダイアグラムの別の例

エルゴノミクス技術に加えて、DRAGON言語には他にないユニークな機能があります。

右に行くほど悪化

ドラゴンには、 幸せな道 、または王道を描く手段があります。 王道は、アルゴリズムを通る最も成功した方法です。 一部のアルゴリズムでは、「成功/失敗」、「良い/悪い」という概念は適用されません。 その中で、王道は最も予想される道を示しています。 王道はチャートの左側に垂直に走っています。 この垂直は串と呼ばれます。 可能性が低く、成功率が低いシナリオとエラー処理が図の右側に配置されています。 さらに、状況はより悪く、正しい場所にあるべきです。 良いスタイルは、例外をスローしたり、エラーコードを返すコードを図の右側に配置することです。

読者がエラー処理コードの読み取りに興味がない場合は、串を見るだけです。

一般的な運命

アルゴリズムを通るさまざまなパスで、さまざまではあるが何らかの形で関連するアクションを実行する必要がある場合があります。 たとえば、1つの変数に異なる値を入れます。 一般的な運命は、関連するアクションが異なる垂直線上にあるが、同じ水平線上にある場合です。

図 図12は、王道の串焼きと「一般的な運命」テクニックの使用を示しています。

図12.王道と共通の運命。

シルエット

シルエットはDRAGONの本物のダイヤモンドです。 シルエットを使用すると、ダイアグラムを論理的な部分に分割できます。 プログラミングでは、通常、ルーチンを使用した分解がこれに使用されます。 サブプログラムは効果的な方法です。 ただし、サブルーチンを視覚的にメインプログラムの近くに配置したり、パラメーターを渡したり値を返したりすることに煩わされたくない場合があります。 シルエットはこれらの目的に最適です。 シルエットの別のアプリケーションは、有限状態マシンです。 しかし、これについては別の場所で説明します。

アルゴリズムは平面上で分解できないため、線の交点がないことが起こります。 この場合、状況に応じて、サブルーチンまたはシルエットを使用した分解が使用されます。

シルエットは、1つのブロックに接続されたいくつかの小さな図で構成されています。 これらの小さなチャートは、シルエットブランチと呼ばれます。 各ブランチの上部には「ブランチキャップ」アイコンがあり、下部には「アドレス」アイコンがあります。 このブランチの名前はブランチのヘッダーに配置され、次のブランチの名前はアドレスに示されます。 ブランチの名前は、図の上部にある1本の水平線上にあります。 このため、ブランチのみを実行することでアルゴリズムの本質を把握できます。 シルエットは3つの王室の質問に答えます。

1. 問題の名前は何ですか？
2. いくつの部品で構成されていますか？
3. これらの部品は何と呼ばれていますか？

図の例を考えてみましょう。 13.王の質問に対する答えは次のとおりです。

1. 問題の名前は何ですか？ リンクリストを並べ替えます。
2. いくつの部品で構成されていますか？ 4つのうち。
3. これらの部品は何と呼ばれていますか？ 関係のマトリックスを作成します。 サイクルを確認します。 接続のマトリックスを調べます。 完了します。

図13.ドラゴン図「シルエット」

シルエットサイクル

シルエットの枝は左から右に並べる必要があります。 場合によっては、ブランチまたはブランチのグループを数回実行する必要があります。 このデザインは、シルエットサイクルと呼ばれます。 「アドレス」アイコンが独自のブランチまたは左のブランチを指している場合、特別なラベルでマークする必要があります。 同じラベルを対応するアイコン「ブランチキャップ」に付ける必要があります（図14を参照）。 ラベルの目的は、シルエットのサイクルを目立たせることです。

図14.シルエットループとラベル。

シルエットの枝は許可されていません

2つのシルエットブランチの接続（図15）は禁止されています。 シルエット内の各ブランチは独立している必要があります。

図15.シルエットの枝の接続は禁止されています。

サイズチャート

DRAGON言語でプログラミングするとき、疑問が生じます。ダイアグラムはどのくらいのサイズにすべきですか？ 答えは、少ないほど良いということです。 ビジュアルシーン内のオブジェクトが少ないほど、鮮明になります。 テキストプログラミングでは、このようなガイドラインがあります。機能全体が画面に完全に収まるのが良いでしょう。 DRAGONスキームについても同様のアドバイスを提供できます。 巨大なチャートを避けてください。 アルゴリズム全体が完全に表示されると、理解しやすくなります。

DRAGONでのプログラミングには、大きなモニターを使用することをお勧めします。 少なくとも1080ドットの高さ。 その場合、DRAGONスキームを人為的に短縮する必要はありません。

DRAGON-outline silhouetteは、画面の高さで配置する必要がありますが、必ずしも幅で配置する必要はありません。 シルエット図は非常に広く、2000ピクセルよりもはるかに広い場合があります。 これは正常です。 シルエットのすべての枝を同時に見る必要はありません。 主なことは、現在作業しているブランチが画面に完全に表示されることです。

ドラゴンのプログラミングに対する批判

DRAGONでのプログラミングに対する批判の主な方向性を検討し、それらに答えを出そうとします。

• 「ドラゴンダイアグラムは、テキストプログラムよりも多くの画面スペースを占有します。」それは本当です。 しかし、ドラゴンの仕事は、複雑さをそのまま示すことであることに留意する必要があります。 プログラムの読者は、頭の中で複雑な構造を解凍しないでください。 それらは彼に明示的に示されなければなりません。
• 「シンプルなアルゴリズムは、テキスト形式でより良く見えます。」 おそらく。 Hello worldはどの言語でもエレガントに見えます。 しかし、実際には、すべてが単純なわけではありません。 少なくとも1つのifが表示され、別のifにネストされるとすぐに、ドラゴンが勝ちます。
• 「ドラゴンには例外を表示する手段がありません。」そのような問題があります。 DRAGON言語に最近例外が追加されましたが、すべての実装が例外をサポートしているわけではありません。 実装が到着するまで、適切なプログラミング言語でtry / catchブロックを作成できます。
• 「DRAGONダイアグラムの描画には時間がかかります。」専門のエディターでは、DRAGONダイアグラムの描画は、たとえばVisioの場合よりもはるかに簡単です。 そして、それらのいくつかでは、描画は書くのとほとんど同じくらい簡単になりました。
• 「diffとmergeのツールはありません。」これは残念ながら真実です。 バージョン管理システムを使用する場合、生成されたソースファイルを比較する必要があります。
• 「DRAGON回路用のデバッグツールはありません。」それは本当です。 ただし、生成されたコードをデバッグすることはできます。 このコードが図のどこに属しているかを示すラベルがあります。

ドラゴンタンレビュー

図16に、DRAGON言語の概要を示します。

図16.ドラゴン言語の概要

ドラゴンツール

DRAGON言語の最初の実装は、GRAPHITE-FLOXシステムでした（図17）。 GRAPHITE-FLOXは1986〜1996年に作成されました。 FSUE SPC APのスペシャリストの名前は V.D.の指示の下でのピリュギナ パロンジャノバ。 この環境は、ロケットや宇宙船の制御システムの設計を目的としていました。

GRAFIT-FLOXは閉じた開発であるため、比較的少ないことが知られています。 GRAPHITE-FLOXを使用して作成された宇宙船のリストは、 ここで表示できます 。

90年代初期に、別のDRAGONエディターが作成されました。 開発はM.V. Institute of Applied Mathematicsで行われました L.K.が率いるケルディシュ アイシモント。 Eisymont Editor（図18）はダウンロードして実行できますが、サポートされなくなりました。 エディターはMS DOSで作成されているため、DOSBoxは最新のコンピューターで実行する必要があります。

2008年、Gennady TyshovによるDragon IPのエディターは光を見ました（図19）。 IP Dragonは積極的にサポートおよび開発されています。 Dragon ISは、ダイアグラムからプログラムコードの生成を実装します。 Dragon IPの興味深い機能の1つは、プログラミング言語のコードと自然言語の説明を1つのアイコンで配置できることです。 Dragon IPの絶対的な利点は、いわゆる「アイコンの計算」です。 アイコンの計算は、ユーザーが図を描くのに役立ち、図がDRAGON言語の規則に違反しないようにする編集方法です。 Dragon ISの欠点のうち、非標準のユーザーインターフェースとコード生成時の不便な点に注意することができます。 IP Dragonは商用製品です。

DRAKON Editorは、もう1つの最新のDRAGONエディターです（図20）。 DRAKON Editorは、Stepan Mitkinが率いる愛好家グループによって開発されました。 DRAKON Editorはアイコン計算をサポートしていません。 これは、ベクターグラフィックエディターのように、DRAGON回路がプリミティブから手動で組み立てられることを意味します。 ただし、DRAKON Editorのユーザーインターフェイスは可能な限りシンプルです。 Dragon ISよりも使い慣れたスキームに従って構築されています。 DRAKON Editor環境の主な利点は、プログラミングとコード生成の利便性です。 DRAKON Editorは、C、C ++、C＃、Java、Processing、JavaScript、Lua、Erlang、Python、Tcl、Verilog、AutoHotkey、D、Goなどのいくつかのプログラミング言語をサポートしています。 一部の言語では、有限状態マシンを生成できます。 noolsエキスパートシステムのルールがサポートされています。 UTOPIST E. Tyugu言語のサブセットを実装しました。 DRAKON Editorはオープンソースです。

DRAGON言語の興味深いアプリケーションは、Oleg GaripovのIntegrator CodeViewプロジェクトで考案されました。 CodeViewを使用すると、既存のコードを相互接続されたDRAGONスキームのセットとして視覚化できます。Integrator CodeViewの特性は、視覚化されるのは個々のメソッドではなく、コールグラフ、スタックなどを含むプロジェクト全体であるということです。IntegratorCodeViewは、アルゴリズムだけでなくデータも明確に表示するという点でもユニークです。Integratorシステムのデータ視覚化エンジンは、DRAGONと連携して機能します。

DRAKON Editor Webは、DRAGON言語に基づいた商用クラウドソリューションです。DRAKON Editor Webは、技術的なタスク、ビジネス手順、チェックリスト向けに設計されています。DRAKON Editor Webは、DRAKON Editorとはまったく関係がなく、ダイアグラムからのコード生成をサポートしていません。DRAKON Editor Webの利点の中でも、便利なエディター、コラボレーション、モバイルデバイスのサポートに注目すべきです。

図17. GRAPHITE-FLOXシステムのドラゴンダイアグラム図





18. Eisymont のドラゴンエディター図





19.ドラゴンICの説明付きプログラム

結論

まとめると。ドラゴン-実用的なスペース強化言語。彼は、フローチャートに構造、順序、および均一性をもたらしました。DRAGONスキームの予測可能性と簡潔さは、ビジュアルプログラミングが機能するという事実につながります。

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参照資料