Управление последовательностью действий

Управляющие структуры

Управление последовательностью действий в языках программирования может быть представлено некоторой управляющей структурой. Такая структура называется неявным управлением в том случае, если последовательность действий определяется естественным образом (например, выполнение программы идет с первого оператора и т.д.). Управляющая структура представляет собой явное управление в том случае, если для изменения порядка выполнения действий используются какие-либо операторы или иные синтаксические конструкции. Основными управляющими структурами принято считать:

• операторы;
• выражения;
• подпрограммы.

В языках логического программирования управляющие структуры могут представляться несколько иначе. Так, в языке Prolog модель управления последовательностью действий вместо операторов использует такие категории, как факты, правила и запросы.

Определение последовательности действий в выражениях

Выражение состоит из операций, операндов и функций (функции можно рассматривать как особый тип операции). Операндами могут выступать переменные и константы. Операторы, определяющие операции, могут быть унарными и бинарными.

Унарный оператор действует только на один операнд, а бинарный оператор – на два операнда.

Синтаксис выражения можно представить в виде дерева: вершиной дерева является последняя выполняемая операция, узлы описывают промежуточные операции, а листья указывают данные (переменные или константы).

На рисунке 3.1 показано древовидное представление вычисления выражения (x*y)-x*(-(x**2)+(y-0.3)).

Рис. 3.1. Древовидное представление выражения

Для представления выражения в линейной форме применяются следующие формы записи:

• префиксная запись;
• постфиксная запись;
• инфиксная запись.

В префиксной записи, называемой также польской префиксной записью, сначала записывается символ операции, а затем по порядку слева направо записываются операнды. Так, выражение (z+2)*(x+y) в префиксной записи будет иметь следующий вид: * + z 2 + x y. Польская префиксная запись не содержит скобок и позволяет однозначно определять порядок вычисления выражения.

Язык LISP для представления выражений использует префиксный тип записи, называемый кембриджской префиксной записью. Такая запись в отличие от польской записи содержит скобки, ограничивающие операнды, на которые действует операция. Таким образом, в кембриджской префиксной записи выражение представляет собой множество вложенных подвыражений, ограниченных скобками.

Например:

* (+ (z 2) (+ x y))

В постфиксной записи, называемой также обратной польской записью или суффиксной записью, символ операции записывается после операндов. Выражение (z+2)*(x+y) в постфиксной записи будет иметь следующий вид: z 2 + x y + *.

Третьим типом записи выражений является инфиксная запись, используемая для представления выражений как в математике, так и в языках программирования. Инфиксная запись - это стандартный способ записи выражений, при котором символ операции указывается между операндами. Однако инфиксная запись не позволяет представлять унарные операции.

Наиболее простым представлением выражения с точки зрения процесса трансляции является постфиксная запись. Однако префиксная запись более удобно обеспечивает обработку функций. Кроме того, префиксная запись позволяет вычислить выражение за один просмотр транслятора, но существенным недостатком при этом является то, что для каждой операции требуется предварительно знать число обрабатываемых ею операндов (унарная, бинарная, функция).