Программирование:

три аккорда

программировать - это просто, делать программы эффективнее - чуточку посложнее, но тоже вполне доступно

Подзаголовок данного, и, возможно, многих последующих уроков, навеян статьей, опубликованной в свое время в "Компьютерре", правда, не помню когда. Одной из мыслей данной статьи является то, что программировать фактически так же просто, как и играть в бридж (или в дурака) или решать головоломки: надо быть внимательным и знать (и соблюдать) правила.

Элементарные алгоритмы,

или шаблоны рассуждений

Как известно, многие, причем довольно сложные, алгоритмы можно реализовать, используя некоторое множество стандартных приемов (или их комбинаций). Автор упомянутой выше статьи приводит следующий, довольно полный список несложных и легко запоминаемых правил выбора этих приемов:

	если ИХ много, то ЦИКЛ;
	если к моменту обработки ПЕРВОГО известно, сколько ИХ всего, то ЦИКЛ ОТ 1 ДО N;
	если нужно не сбиться со счета, необходима переменная цикла;
	если к моменту обработки ПЕРВОГО неизвестно, сколько ИХ всего, то ЦИКЛ-ДО или ЦИКЛ-ПОКА, в зависимости от того, всегда ли есть ПЕРВЫЙ;
	если ОНИ нужны не раз, то ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ (массив, файл, список);
	значение переменной можно использовать, если переменная действительно им обладает;
	если нужно сделать что-то НЕОЧЕВИДНОЕ, то это - ПРОЦЕДУРА;
	если ПРОЦЕДУРА вычисляет что-то одно, то это - ФУНКЦИЯ;
	у процедуры бывают параметры - входные и выходные.

Сразу оговоримся, что под НИМИ подразумевается все, что угодно: элементы данных, выводы на экран букв и/или точек, этапы управления аппаратурой, etc.

Структуры данных,

или богатство возможностей

Однако, использование стандартных алгоритмических приемов, будучи доступно абсолютно всем, не гарантирует эффективного решения ни одной задачи. Очень часто, повышение эффективности (а часто и простоты) программ может быть достигнута за счет использования довольньно простых структур данных и предварительного анализа задачи.

Приведем простой пример. Допустим, что требуется вывести на экран некоторое обращение к пользователю на русском языке, причем из некоторых соображений необходимо обращаться к пользователю в определенном роде (и единственом числе). Текст примерно такой "Если бы ты ввел(а) все правильно, то через некоторое время обрадовался(лась) бы результатам работы.". Элементарная программа, выполняющая данные действия с помощью только алгоритмических приемов примерно такова:

Здесь GetSex - некоторая процедура определения пола пользователя.
В качестве лирического отступления стоит отметить, что переменные, которые по логике программы могут иметь только два значения, и которые будут в будущем анализироваться (а не использоваться, скажем, в формулах), должны иметь логический тип: это ускорит выполнение условных операторов.
Однако, те же самые действия можно запрограммировать гораздо проще, понятнее и эффективнее, если применить для хранения окончаний массив:

Как видим, от алгоритма с двумя условными вершинами мы перешли к алгоритму без единой условной вершины, потратив при этом, кстати говоря, около двух лишних байт в сегменте данных (для первой программы константы 'а','ся' и 'ась' тоже присутствуют в сегменте данных). Фактически выигрыш в объеме кода достигается за счет упорядочивания данных в программе. Стоит отметить, что приведенный прием, вообще говоря, не является трюком - мы просто приспособили стандартные механизмы обработки данных (в данном случае - массивов) для решения нашей специфической задачи.

В качестве вывода приведу рекомендации к написанию эффективных программ (для заранее поставленных задач):

	проанализировать поставленную задачу (посмотреть на что уже известное она похожа, и нет ли для этого простого и приспособляемого решения. Данное действие требует довольно равитого абстрактного и ассоциативного мышления, а также эрудиции;
	всегда помнить. что для реализации одной и той же задачи существует много алгоритмов. Считать, что самый лучший пришел к вам в голову первым - проявление безграмотности;
	для каждого из способов решения некоторого типа задач (или данной) определить все преимущества и недостатки (сложность реализации, среднее время работы, объем необходимых данных) и основываясь на них выбрать нужный алгоритм. Это, пожалуй, наиболее сложный этап в программировании;
	выявить данные, необходимые для решения задачи, подобрать их тип и структурировать их наиболее удобным для обработки способом. Здесь потребуется глубокое знание механизмов выполнения различных действий в данном ЯП;
	модифицировать изначальный алгоритм с целью переложить как можно большее количество действий на стандартные механизмы языка.

Все просто: хорошо выучи правила и приемы игры и применяй их целенаправленно в нужной последовательности.