Zápalkový počítač

30.3.2010 22:00 | Přečteno: 1572× | poslední úprava: 30.4.2010 11:52

Ako som v poslednom blogposte uviedol, tak sem-tam programujem do školy nejaké veci, ktoré mi príde ľúto zmazať. Možno sa niekomu niekedy zídu a tak ich radšej zverejním. Tentokrát to bude jednoduchý interpreter príkazov "zápalkového počítača".

Zadanie prémiovej úlohy z Programovacích paradigiem bolo celkom jednoduché pochopiť - cieľom bolo napísať interpreter programov pre Minského registrový počítač. Na prednáške nám bol tento počítač vysvetlený pomocou zápalkových krabičiek, čo mi prišlo celkom jednoduché, takže to skúsim zopakovať.

Máme nekonečne veľa krabičiek (pomenovaných registrov), do ktorých môžeme dať nekonečne veľa zápaliek (nejaké číslo). Vieme zahrkať krabičkou a zistiť, či tam sú alebo nie sú zápalky a pridať alebo odobrať jednu zápalku (pričítať/odčítať jednotku). Vcelku jednoducho podané, no v skutočnosti je to trošku zložitejšie.

Už máme predstavu čo je to za počítač, takže späť k úlohe. Podmienkou bolo aby ten daný programovací jazyk na ovládanie toho stroja vedel:

1. zvýšiť/znížiť hodnotu registra
2. podmienené vykonanie nejakých inštrukcií, teda ekvivalent ku konštrukcií if-then-else, kde podmienka može byť, či je register (ne)prázdny
3. cyklické vykonávanie ak je splnená podmienka - teda nejaké while-do

Druhou časťou úlohy, podľa mňa tou ťažšou, bolo napísať v tom jazyku program, ktorý vypočíta faktoriál nejakého čísla. Napísať faktoriál v nejakom C++, Jave, či inom jazyku nie je problém. Ťažšie je to v nejakom tom Brainfuck-u, či Whitespace, kde sa ten kód číta a najmä píše menej priamočiaro ako pri prvých dvoch zmieňovaných. Návrh môjho jazyku si môžete pozrieť nižšie, no nečíta sa najľahšie. Ak by to bolo poodsadzované, tak by to bolo samozrejme lepšie...

$n++++++++$fakt+$n![$fakt![-$n![-$temp+$mult+]$temp![-$n+]]$n-$mult![-$fakt+]]

Keďže nepoznáte syntax toho jazyka, tak sa vám to bude pravdepodobne horšie čítať, no v balíku (viď. prvý komentár) je aj popis, čo ktorá inštrukcia robí, takže ak by ste boli veľmi zvedaví, môžete si to pozrieť. Avšak mená registrov jasne naznačujú, že to počíta faktoriál čísla, v tomto konkrétnom prípade je to 8!. Je tam ešte priestor na optimalizácie, no aby bol kód prehľadnejší (áno, toto je už prehľadná forma :) ), tak som ich tam nedával.

UPDATE: Zabudol som spomenúť, že interpreter je písaný v Jave a kód je opäť pod GNU/GPLv3.

       

Komentáře

[Milan Lajtoš]

Příloha:

• MoMo.zip (3547 bytů)

viď.príloha

[jas]

A je to obmedzene C-kom(tj. nejakych 2^32/2^64 hodnot) alebo pamatou pc?

[Milan Lajtoš]

Interpreter je písaný v Jave, čo som asi zabudol uviesť v článku. Je to obmedzené Integerom (obalený int), teda 2^64 hodnôt so znamienkom (signed). Java nemá unsigned typ (ak nepočítam char), ktorý by viac vyhovoval, no nič sa nedá robiť.

[jas]

Skoda takeho obmedzenia, mozno by to chcelo pisat v nejakom jazyku zvladajucom prirodzene cisla obmedzene len pamatou(napr. haskell).
Alebo len nejak jednoducho alokovat dalsi int v pripade potreby. Predsa len, takto to moc vysoky factorial nevypocita ;).

[Milan Lajtoš]

Nie je problém prepísať to do BigInteger, ktorý veľké čísla zvláda. Problém je skôr to, že je to neskutočne pomalé - 10! mi počítalo okolo 3 minúty (na C2D7300@800MHz).

No, Haskell.. Keď mu prídem na chuť, tak možno aj to bude. :)

[jas]

Tak tu sa niet moc comu cudovat, tieto jazyky, vzhladom na atomicitu ich operacii vynikaju snad az neskutocnou pomalostou(programovat turingove stroje/while-programy/... je celkom zabava, kym ich nemusi nik pustat na realnom zeleze) :).

[Milan Lajtoš]

Haskell je tiež interpretovaný, no neskutočne rýchly. ;)

[podlesh]

I když haskell může být i interpretovaný, tak neskutečně rychlý je když je kompilovaný.

[jas]

Nejde az tak o to, ze to je interpretovane(navyse haskell je rychly az kompilovany a optimalizovany(ByteString, -O3 a pod.)), ale skor o tu atomicitu operacii. Proste v beznom jazyku sa musi pre vypocet toho isteho spravit omnoho menej atomickych operacii nez pri simulacii nejakeho zakladneho matematickeho konceptu(turing. stroje, while-programy,...).

[jas]

Kazdopadne sa jedna o celkom zaujimavy projekt na odreagovanie :).