Автоматное программирование: анализ задачи

Программные представления графа состояний

Отметим, что программные представления графа состояний сильно зависят от динамики данного графа. Стоит выделить четыре подслучая.

1. Состояния и таблица переходов жестко заданы постановкой задачи (например, такова задача синтаксического анализа). В этом случае лучшее программное представление переходов между состояниями - go to, независимо от размера таблицы.
2. Состояния и таблица переходов пересматриваются, но фиксированы между двумя модификациями задачи. При небольших размерах таблицы по-прежнему предпочтительней всего реализация через переходы, а при достаточно больших - необходима ее декомпозиция, в связи с чем часто целесообразно представление состояний объектами.
3. Состояния и таблица переходов динамически порождаются перед выполнением данного модуля и фиксированы в момент его выполнения. Лучший способ реализации - задание таблицы переходов в виде структуры данных и написание интерпретирующей программы для таких таблиц.
4. "Живая таблица": модифицируется в ходе исполнения. Пока что дать методологические советы для таких таблиц мы не можем, хотя очевидно, что, несмотря на внешнюю рискованность, такой путь чрезвычайно выигрышен для многих систем адаптивного реагирования. Заранее нужно обговорить, что модули, перестраивающие таблицу, и модули, исполняющие ее, должны быть как можно более жестко разделены.

Методы действий в состояниях и на переходах: анализ состояний и построение таблицы

В данном разделе начинается детальный показ двух методов автоматного программирования, основанных на модели Мура и Мили. Методика работы в них почти одна и та же, но, как чаще всего бывает, маленькое и вроде бы техническое различие (чему сопоставляются действия: состояниям или переходам?) порождает два несовместимых метода. Их несовместимость не столь грубая, как во многих других случаях (два таких случая - несовместимость между автоматами и присваиваниями и между циклами и рекурсиями - рассмотрены ниже). Если это и противоречие, то противоречие технологическое. Произвольно перемешивая эти два метода, мы в дальнейшем затрудняем модификацию программы, а в настоящем вынуждены множить число подпорок.

Человек даже грубые противоречия игнорирует или обходит ^{4Данный абзац добавлен после обсуждения с проф. А.А. Шалыто .} . Для применения правила важно знать не только его, но и когда можно его нарушать. Общеметодологический принцип здесь такой: если уж нарушать, то на полную катушку (проехав перекресток на красный свет, глупо останавливаться сразу за ним)! Второй принцип: если нельзя, но очень нужно, то надо! А. А. Шалыто указал, что в теории ^{5Сделаем общее замечание насчет доказательной силы аргумента: "Это исследовано в теории". При применении теории необходимо всегда помнить, что вовсю исследуются не только разумные понятия, но и извращения.} есть и такое смешанное понятие, как автоматы Мили-Мура. Одной из моделей таких автоматов является автомат с двумя выходными лентами: на одну пишется результат в состояниях, на другую - на переходах. Программной интерпретацией такой теоретической модели является, например, модуль, который в состояниях ведет диалог с окружающей средой, в результате чего получает данные для определения очередного перехода, а на переходах производит внутренние вычисления.

Для отработки методики используется простая задача, не затемняющая ее суть частными тонкостями и пригодная для реализации любым из двух методов. Полученная методика переносится на широкий класс задач и не отказывает вплоть до тысяч состояний.

Постановка задачи и первичный анализ

Пусть требуется решить следующую задачу. Словом называется любая непустая последовательность букв латинского алфавита (для простоты - только строчных букв). Перепечатать из входной последовательности символов все максимальные входящие в нее слова в следующем виде:

<слово> - <длина слова><конец строки печати>

Ввод заканчивается пустой строкой.

Например, по строкам

попугай бегемот
1мот2крот1мот

нужно выдать что-либо вроде

попугай 7
бегемот 7
мот 3
крот 4
мот 3

Для решения задачи входную последовательность символов естественно считать потоком, читаемым слева направо, пока не будет прочитана пустая строка. При чтении букв, других символов и конца строки действия, которые необходимо выполнять, различны. Кроме того, различаются действия для первой буквы и для последующих букв слова.