Парадигма развития науки (стр. 28 )

По способам ввода команд различают более десяти типов представле­ния языка диалога, среди которых наибольшее распространение получили языки типа «запрос — ответ» на основе: директив пользователя; выбора альтернативных возможностей; заполнения пользователем форматов, пред­ставляемых машиной на экране дисплея.

В директивных языках основным форматом представления операторов является текстовая строка, а основным устройством ввода — алфавитно-цифровая клавиатура. Недостатком языков с алфавитно-цифровым вводом является то, что пользователь должен помнить все элементы словаря дан­ного языка и правила формирования предложений. Иногда объем такой информации бывает достаточно велик. Кроме того, достаточно сложным яв­ляется этап лексического и синтаксического анализа в процессе трансля­ции предложения.

В языках, основанных на процедуре выбора альтернативных возмож­ностей, конструирование предложения происходит путем указания пре­доставляемых на экране дисплея элементов словаря или выполнения дейст­вий с устройствами ввода. Предпосылкой использования альтернативных языков в ДГС автоматизированного исследования яв­ляется то, что основная информация, представляемая пользователю, имеет контрольно-справочный характер о возможностях системы и правилах работы с ней, о состоянии цифровой модели исследуемой проблемы и базы данных, а также следующие преимущества по сравнению с директивными языками:

- достигается более высокое быстродействие ввода, поскольку пользова­тель не должен полностью печатать слово или фразу и не должен помещать выбранный элемент данных на определенную позицию формата;

- от пользователя не требуется знания форматов и символики множества директив, а достаточно знать лишь простые правила работы с устройствами интерактивного ввода для выбора нужной команды из набора предоставля­емых;

- существенно упрощается этап лексического и синтаксического анализа в процессе разбора предложения, так как элементы словаря вводятся в ЭВМ в заведомо правильном виде.

Процедура трансляции предложений языка существенно упрощается, если синтаксический разбор начинается не по окончании ввода всего предложения, а по мере ввода его отдельных членов. В таком случае пользователю предоставляется не весь словарь, а только та его часть, из которой выбирается очередной член предложения.

Языки с такой организацией ввода получили название диалоговых языков со сменными наборами команд (СНК-языки). Построение альтерна­тивных СНК-языков дает дополнительные преимущества, так как позволяет организовать оперативное эхо-отображение процесса разбора предложения. Представление словаря на экране дисплея называют меню, а его элементы —функциональными кнопками. В принципе, весь ввод для этих языков можно организовать на основе ис­пользования устройства выбора альтернатив и соответствующих меню, однако некоторые элементы словаря удобнее вводить с помощью других устройств ввода символов, координат и чисел. При этом возможно такое построение языка и системы разрешения прерываний от устройств ввода, которая обеспечивает соответствие каждому терминальному символу язы­ка лишь одного обобщенного действия пользователя (диалогового прерыва­ния, связанного с выбором альтернативы, вводом строки текста или координат позиции и т. п.). Диалоговые языки, основанные на использовании графических изображений и устройств ввода графических данных, назы­вают диалоговыми графическими языками (ДГ-языками).

В ДГ-языках выделяют языки изображений и действий. Язык изобра­жений предназначен для вывода из ЭВМ графического представления исследуемой проблемы, а также сведений о состоянии обрабатываемых данных, вычислительного процесса и о вариантах действий, которые может пред­принять пользователь. Язык действий — это язык, на котором пользова­тель вводит в ЭВМ свои ответы и задания.

Выбор типа ДГ-языка оказывает существенное влияние на структуру диалога. Применение ДГ-языков альтернативного типа позволяет реализо­вать только первый и второй из следующих трех наиболее типичных режи­мов диалога:

- «инициатор — ЭВМ» с жесткой структурой последовательности сооб­щений;

- «инициатор — ЭВМ» с гибкой структурой последовательности сооб­щений»;

- «инициатор — человек» (при этом пользователь взаимодействует с ЭВМ на проблемно-ориентированном языке директивного типа). Первый и второй режимы диалога обеспечивают минимальное время решения для широкого класса задач автоматизированного исследования.

Для учета психологических факторов и улучшения процесса взаимо­действия человека с ЭВМ в диалоговых графических системах (ДГС) исполь­зуют ряд приемов в организации языка изображений и сервисных програм­мных средств. Поле экрана дисплея обычно разделяют на ряд областей по функциональному назначению: главную (рабочую), в которой воспроизводится собственно графическое представление исследуемой проблемы; процессов, предназначенную для отображения ключевых слов ко­манд пользователя, допустимых в данном состоянии системы; графических данных — для отображения стандартных или построенных ранее графических объектов, используемых в качестве элементарных для построения сложных изображений; сопровождения диалога, в которой выводятся системные ука­зания пользователю, вопросы системы и диагностические сообщения; конт­роля данных — для вывода эхо-отображения при вводе данных с клавиа­туры.

Сервисные средства ДГС обеспечивают исследователю определенный уровень «комфорта» в процессе освоения и эксплуатации системы. Одной из разновидностей таких средств является система подсказок, которая по­лезна для начинающих исследователей, но может оказать негативное воз­действие на опытных исследователей. Поэтому ДГС должны иметь адаптив­ные сервисные средства, которые позволяют настраиваться на уровень под­готовленности исследователя или предусматривают возможность обхода (отключения) соответствующих блоков сервисных средств самим исследователем.

Во многих случаях функционирование ДГС представляется в виде пе­риодического процесса, управляемого с помощью команд исследователя, которые последовательно переводят систему из одного состояния в другое. Состояние характеризуется постоянством в течение ограниченного интер­вала времени содержимого функциональных зон экрана дисплея. При этом описание диалога представляют в виде диаграмм состояний, условные обо­значения и примеры которых приведены на рис. 21.6 и 21.7.

Грамматика ДГ-языка такой системы задается четверкой

G = {VT, VH, s0, Р},

где VT — терминальный алфавит, включающий конечный набор слов и действий пользователя с устройством ввода; VH — нетерминальный алфавит, составленный из номеров состояний системы с начальным состоя­нием s0; Р—правила подстановок вида β→uiс. Подстановка β→uiс интерпретируется как переход системы из состояния с номером βVH в со­стояние сVH при вводе цепочки терминальных символов uiVH, представляющих i-ю команду управления диалогом. Например, команда замены некоторого элемента изображения элементом из набора библиотечных графических изображений может быть сформиро­вана из следующих терминальных символов:

а1 — ЗАМЕНИТЬ; а2 — ИМЯ ЭЛЕМЕНТА изображения; а3 — ИМЯ БИБ­ЛИОТЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА.

Правило подстановки имеет вид β→а1а2а3с.

Представленным классом формальных грамматик определяется боль­шинство ДГ-языков АСНИ. Это — подмножество контекстно-свободных грамматик (КС-грамматик), называемых праволинейными грамматиками. Для альтернативных ДГ-языков имеет место однозначное отображение эле­ментов терминального алфавита VT на результаты действия пользователя с устройствами ввода графических терминалов (имя сегмента, номер альтер­нативы, координаты позиции, строка текста, введенное число).

Рис. 21.6. Условные обозначения для построения диаграмм состояний: а — активные состояния: б — внутренние соотояния

Рис. 21.7. Диаграмма состояний

Любой праволинейной грамматике может быть поставлена в соответствие автоматная грамматика Ga, которая с точностью до пустого слова по­рождает тот же язык. Это обеспечивается введением дополнительных не­терминальных символов с целью исключения вхождения в множество про­дукций грамматики правил подстановки вида β→uiс и β→ui, где ui — терминальная цепочка, длина которой |ui|>1; β,сVH. Так, правило подстановки приведенного примера может быть заменено новыми прави­лами:

β→а1с1; с1→а2с2; с2 →а3с.

где с1, с2 — дополнительные нетерминальные символы.

Подобному преобразованию соответствует переход от альтернативного ДГ-языка со свободным выбором к альтернативному ДГ-языку со сменными наборами команд.

Интерпретаторы ДГ-языков составляют основу диалоговых графиче­ских программ и предназначены для анализа правильности действий поль­зователя в процессе диалога и для организации выполнения в ЭВМ про­грамм, соответствующих ожидаемой реакции на эти действия.

Моделью интерпретатора с автоматного языка является конечный ав­томат (преобразователь)

AG=(S, X, Y, s0, Z, Ф, Ψ),

где S — непустое конечное множество состояний; X — непустое конечное множество входных символов; Y — непустое конечное множество выход­ных символов; s0 — начальное состояние s0S; Z — непустое конечное мно­жество заключительных состояний, ZS; Ф — функция перехода Ф : X × S→S; Ψ — функция выхода Ψ : X × S→ Y.