Введение
Глава 1. Системы визуализации алгоритмов дискретной математики 17
1.1. Применение визуализаторов в учебном процессе 17
1.1.1. Варианты применения визуализаторов 17
1.1.2. Требования к визуализаторам алгоритмов 18
1.2. Обзор визуализаторов на примере алгоритмов сортировок 20
1.2.1. Подходы к визуализации алгоритмов сортировки 21
1.2.2. Обзор визуализаторов алгоритмов сортировок 21
1.2.3. Анализ визуализаторов алгоритмов сортировок 24
1.3. Обзор систем визуализации 25
1.3.1. Развитие систем визуализации ...25
1.3.2. Классификация систем визуализации 27
1.3.3. Обзор общих систем визуализации 28
1.3.4. Обзор систем визуализации алгоритмов 30
1.3.5. Анализ систем визуализации 33
Выводы по главе 1 34
Глава 2. Процесс построения визуализаторов 35
2.1. Структура визуализатора 35
2.1.1. Варианты использования визуализатора 35
2.1.2. Выделение основных частей визуализатора 37
2.2. Разработка визуализаторов 40
2.2.1. «ручная» разработки визуализаторов 40
2.2.2. Автоматизация разработки визуализаторов 42
2.3. Модель данных визуализатора 43
2.3.1. Требования к модели данных 44
2.3.2. Подходы к построению модели данных 44
2.4. Логика визуализатора 45
2.4.1. Требования к логике визуализатора 45
2.4.2. Подходы к реализации обратимого исполнения 46
2.4.3. Автоматный подход к построению логики визуализаторов 47
2.5. Язык описания визуализаторов 49
2.6. Задачи, решаемые в диссертационной работе 51
Выводы по главе 2 51
Глава 3. Построение модели данных и преобразование программы к приведенной форме 53
3.1. Построение модели данных 53
3.1.1. Этапы построения модели данных 54
3.1.2. Требования к исходной программе 54
3.2. Построение модели данных по итеративной программе 55
3.2.1. Создание модели данных : 56
3.2.2. Модификация программы 58
3.2.3. Упрощенная запись (@-нотация) 60
3.2.4. Пример построения модели данных 60
3.3. Построение модели данных по рекурсивной программе 62
3.3.1. Построение модели данных 63
3.3.2. Модификация программы 63
3.3.3. Пример выделения модели и модификации программы 65
3.3.4. Обращение правил именования 66
3.4. Преобразование программы к приведенной форме 67
3.4.1. Типы операторов 67
3.4.2. Оператор цикла с постусловием 68
3.4.3. Оператор цикла со счетчиком . 69
3.4.4. Оператор продолжения цикла 69
3.4.5. Оператор выхода из цикла 71
3.4.6. Оператор возврата из процедуры 72
3.4.7. Оператор выбора 73
3.4.8. Порядок преобразования операторов 75
Выводы по главе 3 75
Глава 4. Преобразование программы в систему взаимодействующих конечных автоматов 76
4.1. Основные понятия 77
4.1.1. Исходная программа 77
4.1.2. Фрагменты автоматов 78
4.2. Преобразование процедуры в автомат 79
4.2.1. Оператор присваивания 79
4.2.2. Последовательность операторов 79
4.2.3. Оператор вызова процедуры 80
4.2.4. Оператор ветвления 81
4.2.5. Цикл с предусловием 82
4.2.6. Завершение построения автомата 82
4.2.7. Пример преобразования процедуры в автомат 82
4.3. Построение обратного автомата 85
4.3.1. Обратные автоматы 85
4.3.2. Обращение операторов 85
4.3.3. Обращение оператора присваивания 86
4.3.4. Обращение последовательности операторов 88
4.3.5. Обращение оператора вызова 89
4.3.6. Обращения операторов ветвления 89
4.3.7. Обращение оператора цикла с предусловием 91
4.3.8. Варианты построения обратного автомата 92
4.3.9. Пример построения обратного автомата 93
4.4. Процедуры и вызовы автоматов 95
4.4.1. Итеративные программы 96
4.4.2. Рекурсивные программы 101
4.5. Формализация преобразования программы 105
4.5.1. Свойства автоматов 105
4.5.2. Текстовая нотация 107
4.5.3. Преобразование оператора присваивания 108
4.5.4. Преобразование оператора ветвления 109
4.5.5. Преобразование оператора цикла 110
4.5.6. Преобразование оператора вызова процедуры 111
4.5.7. Преобразование последовательностей операторов 113
4.5.8. Преобразование процедуры 114
4.5.9. Завершение доказательства 115
Выводы по главе 4 117
Глава 5. Язык описания визуализаторов 118
5.1. Структура языка 118
5.2. Описание визуализируемого алгоритма 119
5.2.1. Описание алгоритма 120
5.2.2. Описание процедур 122
5.2.3. Описание операторов 123
5.2.4. Переменные 126
5.2.5. Пример описания визуализируемого алгоритма 127
5.3. Описание конфигурации визуализатора 129
5.3.1. Группы, свойства и сообщения 130
5.3.2. Таблицы стилей 131
5.3.3. Элементы управления 133
Выводы по главе 5 134
Глава 6. Внедрение предложенных методов 135
6.1. Система визуализации vizi 135
6.1.1. Структура визуализатора 135
6.1.2. Статическая часть 137
6.1.3. Отладка описания визуализатора 139
6.1.4. Процесс построения визуализатора 141
6.2. Пример построения визуализатора 143
6.2.1. Постановка задачи и анализ литературы 143
6.2.2. Создание визуализируемой программы 143
6.2.3. Проектирование визуализатора 143
6.2.4. Построение описания визуализируемой программы 146
6.2.5. Реализация визуального представления 152
6.2.6. Реализация элементов управления 152
6.2.7. Интеграция и отладка визуализатора 152
6.2.8. Выводы 154
6.3. Сравнение с существующими подходами 154
6.3.1. Сравнение проектов визуализаторов 154
6.3.2. Визуализаторы, построенные на основе vizi 155
6.3.3. Выполнение требований к визуализаторам 158
6.4. Практическое использование результатов работы 159
Выводы по главе 6 159
Заключение 160
Библиографический список
