Циклические конструкции языка Smalltalk

 

Запись

Содержание

<число> разПовторнть: [блок сообщении] [блок условия] покаЛожь: [блок сообщений] блок условия] покаИстина: [блок сообщений] <число1> до: <число2> через: <шаг> выполнить: [:<переменная> | блок сообщений] <объект> выполнить: [:<переменная> | блок сообщений] <объект> выбрать: [:<переменная> | <условие>] <объект> исключить: [:<переменная> | <условие>] <объект> собрать: [:<переменная> : сообщение]

Повторить заданное <число> раз Пока условие ложно, выполняются сообщения Пока условие истинно, выполняются сообщения Выполнить блок сообщений, пока значение <переменной>, изменяющее свое значение с заданным шагом, принадлежит промежутку (число1, число2) Значение <переменной> присваивается последовательно элементам <объект> Изменяет <объект>, удаляя элементы, не удовлетворяющие условию Изменяет <объект>, удаляя элементы, удовлетворяющие условию Заменяет каждый элемент <о6ъекта> на результат выполненного сообщения

 

В качестве примера рассмотрим определение метода поиска максимальногоиздвух целых чисел.

Объектом-адресатом будет целое число, следовательно сам метод будет принадлежать к классу «Целое». Параметром будет второе целое число, а возвращаемым результатом - максимальное из этих чисел.

Текст метода «макс» может быть следующим (комментарии приведены в кавычках):

макс: экзЦелое "имяметода с параметром"

| максимум | "список локальных переменных"

сам>экзЦелое "псевдопеременная "сам" означает объект-адресат"

еслиИстина: [максимум : = сам]

еслиЛожь : [максимум : = экзЦелое].

^Максимум.

Наследование и полиморфизм. Создание новых объектов происходит по принципам наследования и полиморфизма. Сами объекты подчиняются отношению наследования, т.е. могут быть представлены в виде иерархической структуры с помощью дерева.

Чтобы создать объект, классу посылается сообщение о создании нового экземпляра. Класс создает экземпляр с присущей всем объектам этого класса структурой -набором переменных экземпляра. Он их инициализирует и, если в этом есть необходимость, выдает созданный экземпляр в качестве ответа на сообщение.

Например:

 

х:= Массив новыйЭкземпляр: 10.

(создается новый объект с именем х, класса Массив, размера 10).

Возможно создание нового экземпляра в результате выполнения некоторых сообщений. Например:

 

' Привет,', 'мартышка'

(создается новый экземпляр класса «Строка», имеющий значение 'Привет, мартышка )

1/2

(объект-адресат и объект-параметр - экземпляры класса «Целое», а результат -экземпляр класса «Дробь»)

1>2 (результат класса «Ложь»)

 

Каждый класс имеет одного предка, называемого суперклассом. Класс может иметь одного или нескольких потомков, называемых подклассами.

Класс «Объект» не имеет суперкласса и является корнем дерева иерархии классов.

Всякий класснаследует переменные экземпляра и методы своего суперкласса. Кроме того, он может содержать новые переменные экземпляра и методы, может переопределять у наследованные.

Знание иерархии классов важно дляпонимания процессов выдачи ответана сообщение. При получении сообщения объект ищет в протоколе методов экземпляра своего класса метод с именем, совпадающим с именем сообщения. Если такого метода нет, он ищется в списке методов суперкласса и так далее. Когда метод обнаружен, он выполняется и выдается ответ. Если нигде, вплоть до корня дерева, метод не будет обнаружен, выдается сообщение об ошибке. Дерево предопределенных классов языка SmallTalk приведено ниже, рис. 3.18.

Рис. 3.18. Дерево предопределенных классов языка Smalltalk

Рис. 3.19. Основные подклассы класса «Набор»
(* - абстрактные классы, экземпляры которых не создаются)

 

В системе SmallTalk существует два типа объектов:

1) объекты с поименованными переменными (переменные с именами);

2) объекты с индексируемыми переменными (состоят из N объектов; при описании класса, которому принадлежит такой объект, указывается только одна именованная переменная, остальные N-1 индексируются и доступ к ним осуществляется посылкой сообщения "вПозиции: индекс", а не указанием имен).

Объекты с индексируемыми переменными также могут иметь поименованные переменные экземпляра.

Набор - это группа связанных между собой объектов. Классы наборов определяют различные структуры данных для хранения произвольных объектов. Основные подклассы класса «Набор» представлены на рис.3.19.

Полиморфизм проявляется в том, что одно и то же сообщение может посылаться разным объектам, и понимают они его каждый по-своему. Это увеличивает наглядность программ, поскольку не надо беспокоиться о случайном совпадении имен сообщений, как это имеет место с именами функций в традиционных языках.

Классы также являются объектами. Таким образом, классам тоже можно посылать сообщения. Поскольку сообщение, посылаемое экземпляру, анализируется этим классом, то логично предположить, что сообщение, посылаемое классу, анализировалось его классом. Мы получили единый механизм вызова сообщений, обеспечивающий ясность программ.

Класс класса называетсяметаклассом. Классам присваиваются имена, а метаклассам - нет. Для каждого класса существует один метакласс (рис. 3.20).

Между метаклассами тоже существует иерархия, образованная тем же отношением «суперкласс - подкласс». Иерархия классов и иерархия метаклассов изоморфны друг другу.

Рис. 3.20. Классы и метаклассы

В ряде случаев необходимо работать с объектами, обладающими свойствами пересечения некоторых классов, но не включения, т.е.:

Класс А не является подклассом класса В

Класс В не является подклассом класса А ПересечениеА и В не пусто.

В таком случае создается специальный суперкласс обоих классов, описывающий их общую часть. Этот суперкласс называют абстрактным классом. Он не создает своих экземпляров, а только служит для наследования общих методов.

Рекурсии. Как и в других языках, ориентированных на обработку символов и нашедших применение в создании систем искусственного интеллекта, в SmallTalk важную роль играет рекурсия. Рассмотрим пример определения рекурсивного метода, вычисляющего числа Фибоначчи:

 

Фибоначчи

"выдать N чисел Фибоначчи, где N - объект-адресат"

сам<3

еслиИстина: [^ 1]

еслиЛожь : [^ (сам - 1) фибоначчи + (сам - 2) фибоначчи ]

 

Классическим примером задачи, требующей рекурсии, является задача о Ханойских башнях. Имеется три штырька. На штырьке №1 расположены кольца разного диаметра в порядке убывания их размера снизу вверх. Требуется переложить кольца со штырька №1 на штырек .№2, пользуясь штырьком .№3 как промежуточным, таким образом, чтобы кольца на штырьке №2 располагались в порядке убывания их диаметра снизу вверх и чтобы в процессе перекладывания кольцо большего размера никогда не накладывалось на кольцо меньшего диаметра.

Данная задача решается рекурсивно.

 

а) Базис.

Если кольцо одно, то надо просто переложить это кольцо с х на у.

б) Рекурсия.

 

Если число колец равно k, то надо переложить со штырька х на штырек z k-1 колец, затем переложить самое большое k-e кольцо на у и переложить все остальные k-1 колец со штырька z на у.

Объект-адресат в нашем случае - целое число (количество колец). (Следовательно, данный метод будет принадлежать классу целых чисел.)

Объекты-параметры - символы '1', '2', '3' (информация: с какого штырькана какой надо переложить кольцо, а какой использовать как дополнительный).

Результат - надписи на экране о последовательности выполнения даннойзадачи.

Следовательно, вызов метода будет осуществляться следующим образом:

 

<число> ханойС: '1' на: '2' через:'3'

 

Реализация метода ханойС: х на: у через: z может быть следующей:

ханойС: х на: у через: z

"головоломка 'Ханойские башни""

сам=1

еслиИстина: [СистемнаяИнформация поместитьВсеПоследующие:

'Переложить со штырька',х,'на штырек',у;символВК.]

еслиЛожь: [(сам - 1) ханойС: х на: z через: у

СистемнаяИнформация поместитьВсеПоследующие:

'Переложить со штырька',х,'на штырек',у;символВК.]

(сам - 1) ханойС: z на: у через: х]