Эзотерический язык Piet

В категории графических эзотерических языков ^[1] наиболее известен Piet. Программы на нём выглядят как картины абстракционизма: в качестве операторов используются разноцветные изображения. Цветастые алгоритмы смотрятся красиво, но ввиду эзотеричной природы языка для решения реальных практических задач приспособлены пока слабо.

Справка

Эзотерические языки программирования (ЭЯП) создаются в качестве эксперимента или исследования. Так разработчики исследуют возможности языков. Иногда они просто развлекаются. В любом случае это тренировка для мозга ^[2], которая мало кому мешает.

ЭЯП бывают специфическими и общего назначения. Эзотерика ^[3] языка как раз состоит в том, что его понимает, чаще всего, только автор. Что опять же возвращает нас к тому, что изучать такой язык следует исключительно для научных целей. Например, можно решить задачу особенно красиво на конкурсе по программированию — там можно. Сайт esolangs.org содержит информацию о более, чем тысяче ^[4] таких языков.

Итак, Piet: история

Язык придумал Дэвид Морган-Мар и назвал его по имени художника Пита Мондриана (в оригинале — Piet Mondrian ^[5]). Задумка была такова, чтобы программы на языке выглядели как абстракционизм.

Описание

Язык специфический. Доступны несколько реализаций. Переходы между 20-ю доступными цветами — это команды. Каждая программа на Пите представляет собой двухмерную картинку, которая делится на пиксели. Интересная подробность: ошибки просто игнорируются. То есть если написать невозможную команду, компилятор не будет стопориться на ней. В некоторых случаях время отладки может сократиться.

Элементы модели языка

Модель языка содержит три элемента:
Программа является двухмерным изображением, составленных из пикселей. Последние могут быть любого цвета. В программе участвуют только 20.

В Пите есть блоки. Это связные множества пикселей одного цвета. Блок — минимальная часть в построении текста программ. Группы пикселей, которые соответствуют одному блоку при увеличении, — это кодел. Увеличение необходимо для детального рассмотрения и точности.

Память Пита организована в виде стека. Тип данных языка — целые числа. Это единственный тип. Обработка символов происходит в виде их ASCII-кодов.

У этого языка указатель инструкций со сложной структурой:

• указатель на текущий блок;
• указатель направления (всего четыре, стандартные);
• указатель выбора коделов (два относительных направления вправо и влево);

Как указатель инструкций проходит по программе

Происходит поиск края (может быть прерывистым, если блок имеет сложную форму) текущего блока.
Происходит выбор самого крайнего пикселя в направлении.
Указатель переходит из выбранного пикселя в соседний.

Следующая команда — это изменение цвета при смене текущего блока. Направление указателей остается прежним для общего случая смены блока. Изменение направления происходит, когда указатель «сталкивается» с черным блоком. Они играют роль естественных ограничителей и структур управления в программах, написанных на Пите.

Так при встрече указателя с черным блоком происходит изменение направления. Поиск допустимого выполняется до тех пор, пока программа не увидит блок с цветом. Изменить направление можно и «вручную». Это делают команды: switch и pointer.

Соответствие переходов между командами и цветами

В первой колонке — смена оттенка, в остальных — смена яркости. Нулевая, на единицу темнее и на две темнее соответственно.

Список базовых команд с пояснениями

push — добавить в стек число пикселей из предыдущего блока;
pop — извлечь и выбросить из стека элемент;
subtract, add, divide, multiply, mod — арифметические операции выполняются с двумя верхними элементами стека, результат записывается в стек;
not — считывает значание верхнего элемента в стеке, заменяет его на ноль (если значение не нулевое) или на единицу в остальных случаях;
greater — извлечь верхние элементы в количестве двух штук и добавить в стек 1 при большем первом и 0 при большем втором;

Остальные команды есть здесь ^[6].

Введение в Пит читайте здесь. ^[7]

Примеры

Числа Фибоначчи

Программа с изображения выводит первую сотню чисел Фибоначчи. На одной картинке в каждом коделе 1 пиксел, а на другой 121. Черная линия показывает прохождение программы. Начало в верхнем левом углу. Может содержать ошибку. Сможете найти, какую?

Эвклидов алгоритм

Автор — Клинт Херрон. Цель программы — определить наибольший общий делитель в паре целых чисел. Номера линий — это собственные тэги автора, в середине находится операция, а в правой колонке — приблизительное значение стека.

Листинг программы
01: m = in(number) m
02: n = in(number) nm
03: dup nnm
04: push 3 3nnm
05: push 1 13nnm
06: roll nmn
07: r = m % n rn
08: dup rrn
09: push 1 1rrn
10: greater 0rn
11: not 1rn
12: switch (stay left if it's not greater than 1, otherwise turn right)
rn
LEFT PATH
L1: dup rrn

RIGHT PATH
R1: pop n
R2: out(number)

А так выглядит код для вычисления факториала.

Еще немного занимательных абстрактных картинок здесь ^[8].

Интерпретаторы, написанные с помощью разных языков

На С — npiet ^[9].

Npiet — это интерпретатор, который обрабатывает программы в форматах ".gif", ".ppm" и ".png". Дистрибутив содержит визуальный программный редактор — называется npietedit.

С ним можно выбирать следующий цвет в блоке автоматически. Редактор учитывает цвет текущего блока и необходимой команды. Еще в архиве есть транслятор forgol->Piet.

Интерпретатор на С++ ^[10].
Интерпретатор на Ruby ^[11].
Интерпретатор на AuotHotkey ^[12].
Текстовый файл интерпретатора Пита на Пайтоне ^[13] — задача усложняется.

Интерпретатор для Piet на Перле ^[14], документация ^[15]. На английском языке.
Ещё инструменты www.dangermouse.net/esoteric/piet/tools.html ^[16].

Автор: Nuteralie

Источник ^[17]