自動程序設(shè)計

自動程序設(shè)計指的是用自動化手段進行編程的技術(shù)和過程。后來擴展到用自動化手段進行軟件開發(fā)的技術(shù)和過程。在后一種意義上，應(yīng)該叫軟件自動化。其目的是提高軟件生產(chǎn)率和軟件產(chǎn)品質(zhì)量。

自動編程這個詞有很多意思。從廣義上講，自動編程就是盡可能地使用計算機系統(tǒng)（尤其是自動編程系統(tǒng)）開發(fā)軟件的過程。軟件開發(fā)是指從問題的非正式描述到軟件功能的正式規(guī)格說明的過程、設(shè)計規(guī)范，到可執(zhí)行程序代碼、調(diào)試，及至確認、交付和使用的全過程。

自動程序設(shè)計是從正式的軟件功能規(guī)范到可執(zhí)行程序代碼的過程的自動化。按照縱向的理解，底層自動化是從軟件設(shè)計規(guī)范到可執(zhí)行程序代碼這一過程的自動化，系統(tǒng)只扮演程序員的角色；中間自動化是軟件功能的正式規(guī)范、設(shè)計規(guī)范表明，在可執(zhí)行程序代碼的過程實現(xiàn)自動化之前，系統(tǒng)不僅扮演程序員的角色，還扮演設(shè)計者的角色、系統(tǒng)分析師的角色；高級自動化是從非正式的問題描述到正式的軟件功能規(guī)格說明、軟件設(shè)計規(guī)范表明，在可執(zhí)行程序代碼的全過程自動化之前，系統(tǒng)不會只有程序員、軟件設(shè)計人員、除了系統(tǒng)分析師的角色之外，還扮演一部分領(lǐng)域?qū)＜业慕巧０凑諜M向理解，在上述縱向理解層次上，根據(jù)人工干預(yù)的程度，可以區(qū)分出不同的自動化水平。

從關(guān)鍵技術(shù)的角度來看，自動程序設(shè)計的實現(xiàn)可以概括為演繹綜合、程序轉(zhuǎn)換、實例推廣和流程實現(xiàn)。

①演繹綜合。其理論基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)定理的構(gòu)造性證明可以等價于程序推導(dǎo)。用戶將其輸入提供給要生成的程序、輸出數(shù)據(jù)必須滿足的條件，該條件是用某種形式語言表示的（如謂詞演算）陳述。對于所有這些滿足條件的輸入，要求定理證明程序證明存在一個滿足輸出條件的輸出，從這個證明中提取出要生成的程序。這種方法的優(yōu)點是有堅實的理論基礎(chǔ)，但迄今為止只分析了少數(shù)小樣本，難以用于大規(guī)模程序。

②程序轉(zhuǎn)換。將一個規(guī)范或程序轉(zhuǎn)換成另一個功能等同的規(guī)范或程序。從抽象層次的異同，可以區(qū)分出縱向轉(zhuǎn)化和橫向轉(zhuǎn)化。前者是將抽象程度較高的規(guī)范或程序轉(zhuǎn)化為與其功能相當?shù)某橄蟪潭容^低的規(guī)范或程序；后者是同一抽象層次的規(guī)范或程序之間的功能等價轉(zhuǎn)換。

③實例推廣。用反映程序行為的例子構(gòu)建一個程序。一般有兩種方法。一種是輸入／輸出對法：通過給出一組輸入／輸出對，逐步衍生出適合一類問題的程序。另一種是部分程序軌跡法：通過給出實例的運行軌跡，逐步導(dǎo)出程序。這種方式的想法很吸引人，受到用戶的好評，但是要總結(jié)出一定規(guī)模的節(jié)目還是相當困難的。

④過程實現(xiàn)。在對應(yīng)的規(guī)范中對應(yīng)的組件明確，對應(yīng)的轉(zhuǎn)換映射也明確的前提下，可以借助流程實現(xiàn)映射。目前一般都是設(shè)計非常高級的語言（如SETL），其中包含全稱量詞存在量詞等，以便編寫軟件設(shè)計規(guī)范的組件。然而，SETL本身不是函數(shù)式規(guī)范語言，也不是函數(shù)式語言。這種方式實現(xiàn)效率高，難點在于從非算法構(gòu)件到算法構(gòu)件的轉(zhuǎn)換。因此，迄今為止采用這種方法的系統(tǒng)一般自動化程度不高，難以實現(xiàn)從功能規(guī)范到可執(zhí)行程序代碼的自動轉(zhuǎn)換。