ハギス（プログラミング言語）

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Haggisは、主にスコットランドのSQAコースを受講する生徒のコンピュータサイエンスの学習に使用される高水準のリファレンスプログラミング言語です。 ^{[1] Haggisは、}疑似コードと一般的なコンピュータプログラミングの間のギャップを埋めるツールとして使用されます。^[2]

ハギスは、特定の言語に基づいているのではなく、教室で使用されている多くの言語のいずれかに精通している生徒が、例で使用されている構文構造を簡単に理解できるようにするための混合言語です。この目的に合わせて、関数型、命令型、オブジェクト指向の複数のプログラミングパラダイムを備えています。^[3]

言語定義には 3 種類あり、SQA によってコンピューティングが評価されるレベルごとに 1 つずつあります。これらは互いに適切なサブセットであるため、たとえば National 5 レベルの言語に含まれるプログラムは Higher レベルおよび Advanced Higher レベルでも適切に定義されています。Higher レベルには、プロシージャと関数の定義、レコード タイプとファイルの使用が含まれ、Advanced Higher レベルにはオブジェクト指向が含まれます。

オンラインハギスインタープリターは、試験官や教師がプログラムが正しく定義され、期待通りに動作しているかどうかを確認する方法を提供するために開発されました。^[4]

スコットランドでは、学校レベルのコンピューター資格はスコットランド資格認定局によって授与されます。コンピューターコースについては、試験用のプログラミング言語を 1 つだけ選択することを義務付けないという決定が下されました。これにより、教師は状況に応じて適切な言語を選択できます。ただし、プログラミングをどのように試験するかという問題は残ります。特に、コードの読み取りと理解を中核的な分野として教えることを推奨する最近の教育研究を考慮すると、プログラミングをどのように試験するかという問題は検討されるべきです。

当初、そのような言語依存を避けるために、試験官の間で疑似コード言語の形式が登場しました。しかし、これは、学生がプログラミング言語の用語の厳密さの重要性について教えられている一方で、過去の試験を振り返ってみると、例ごとに異なる非標準的なコーディングの使用が見られるという、非常に望ましくない状況につながりました。

Haggis は、この問題に対する解決策です。Haggis は正式に定義されたリファレンス言語ですが、その目的はプログラミングを調べることであり、プログラムを書くことではありません。さらに、カリキュラムの必須部分であってはならないという要件があるため、この言語をこれまで見たことのない学生でも読めるようにする必要があります。これらの側面と、進化した疑似コード スタイルに可能な限り準拠しようとする試みが、この言語の仕様を決定づけました。したがって、Haggis は実際にはプログラミング言語ですが (一般に、すべての Haggis プログラムが実行可能であるわけではありませんが)、プログラムを書くための言語として意図されているわけではありません。

これらの概念は学術論文でより詳しく説明されています。^[5]

ハギスは、2010年にSQAの委託を受け、生徒の評価で質問を提示するための統一された構文と形式を提供しました。現在の形式は、クインティン・カッツ（グラスゴー大学）、グレッグ・マイケルソン（ヘリオット・ワット大学）、リチャード・コナー（ストラスクライド大学）によって共同で開発されました。ハギスの開発の目的は、生徒がコードを見てその動作を理解していることを実証できるようにし、計算思考とプログラミングスキルを育成するという中核的なアイデアを強調することでした。^[1]

^{ハギスは、スコットランド政府の優れたカリキュラム開発プログラムの一環として、2013/2014年度のナショナル5、2014/2015年度の新しい高等コース[6]}、2015/2016年度の新しい上級高等コース[ ^7]で初めてコンピュータサイエンスの試験に導入されました。ハギスは、すでに教育で使用されている他の言語に代わる言語として導入されたわけではなく、通常のカリキュラムで教えたり使用したりすることを意図したものでもありませんでした。しかし、一部の教師は、 他の言語で提供される教育を強化するために、厳密な擬似コード形式としてハギスを採用しました。 ^[6]

ハギスは8つの基本原則を念頭に置いて設計されました^[8]

• 既存のプログラミング言語に基づいていない
• スコットランドのカリキュラムですでに教えられているプログラミング言語に適応できること。
• 上級レベルの教育に十分な複雑さを備えながら、初期の教育年度にも適切に役立ちます。
• 直感的な要素を提供します。たとえば、変数の型は自己指定されます。
• 簡潔に使用しながらも、問題を解決する複数の方法の解釈にオープンであること。
• 特定のコンテキストで使用される場合に、異なる構成が異なる意味を持つことを許可します。
• 割り当てられているメモリなどの役に立たない要素を視覚化しないでください。

これは、ナショナル5/上級レベルの生徒と上級レベルの生徒の両方にとってシンプルでありながら複雑なものとなるよう、機能的/シーケンシャルかつオブジェクト指向に基づいて設計されました。^[8]

ハギスは、スコットランド全土の生徒が例を読むことでコンピュータプログラミングの学習と理解を深め、疑似コードから完全なプログラミングへの変換ステップを支援できるように設計されました。これは、生徒に評価で記述させる目的で作成されたのではなく、生徒にコード例を提示するための統一された言語を提供することで、すべての生徒が公平に理解し、評価で例示されたものとは異なるプログラミング言語の学習によって妨げられないようにするために作成されました。 ^[2]

Haggis の構文と構造は他のプログラミング言語と非常に似ているため、簡単に習得できます。

• 予約語は大文字で表記されます。これはプログラミング言語としては一般的に見苦しいとみなされますが、初めてその言語を読む人にとってはプログラム構造がわかりやすくなります。同様に、この言語には意図的に構文上の冗長性がかなり含まれています。
• DECLARE、、、などFOR。WHILE

(型は通常、それが不可能な場合を除き、 推論によって決定されます)

• 文字（文字列を構成する単一の文字型）
• 整数
• 実数（整数を含む）
• ブール値（真または偽）

• 配列: 同じデータ型のシーケンス。
• 文字列: 文字の配列。
• レコード: ラベルの付いた値のコレクション。
• オブジェクト: クラス記述子によって定義されます。

配列は National 5 レベルに含まれ、レコードは Higher レベルに含まれ、オブジェクトは Advanced Higher レベルに含まれます。

試験問題の一部の例では、簡単に参照できるように行番号が使用されていますが、これは言語の一部ではありません。

他の構造内のコードは、コンパイラによって適切に識別され、開発者やコードを読む可能性のある他の人にとって読みやすくなるようにインデントする必要があります。繰り返しますが、これは言語定義の一部ではありません。

#コメントは、コメントされたテキストの各行に「 」文字を使用して作成できます。これは、新しい行の先頭またはコードの後に​​表示できます。大きなテキスト ブロックは「 <(COMMENT TEXT>」形式を使用して指定できます。これは主に、学生により広いコンテキストを提供するための教育目的で実装されています。

変数名は小文字で記述するか、名前が複雑な場合は小文字のcamelCaseで記述する必要があります。camelcase は、名前を連結して 1 つの長い単語を形成する場合ですが、各単語の最初の文字 (最初の文字を除く) は大文字になります。

たとえば、変数は次のように呼び出すことができます。

• number
• meaningfulName

初期化により新しい変数を宣言できます。

DECLARE <variable’s name> INITIALLY <value>

初期化値から型を決定できない場合は、オプションの型を含めることができます。たとえば、

DECLARE myArray AS ARRAY OF INTEGER INITIALLY []

割り当てにより、ユーザーは変数に値を設定できます。構文は次のようになります。

SET <variable’s name> TO <value>

• <value> が文字列の場合は、次のように引用符で囲んで記述する必要があります。 SET phrase TO "maybe"
• <value> が整数の場合、次のように引用符は必要ありません。SET number TO 23

Haggis の入力は、プログラムが受信する入力のデータ型と入力元を指定するという点で疑似コードに似ています。次のようになります。

RECEIVE <variable that will store input> FROM <INPUT DEVICE>

宣言のオプションの型指定も使用できます。たとえば、

DECLARE number AS INTEGER INITIALLY FROM KEYBOARD

Haggis の出力は入力と同様に記述できます。

SEND <variable, value or text> TO <OUTPUT DEVICE>

例えば：

• SEND meaningfulName TO DISPLAY

SET計算結果を割り当てるために使用されます。

例えば：

SET number TO 32*6

これは割り当ての別の形式です。

プロシージャは、プログラム内のサブプログラムの一種です。 コードをセクションに分割して、読みやすく、作業しやすくすることができます。 プロシージャは、以下に示すように終了することを忘れないでください。

PROCEDURE <Procedure ID/Name>(<Data Type> <Variable>,<Data Type> <Variable>...)
   Haggis Commands
END PROCEDURE

Haggis には、計算や論理演算を同様に実行できるプログラミング言語に期待されるすべての操作が含まれています。INTEGER および REAL データ型の場合、次の操作が可能です。

• 「-」は減算
• 「+」は追加
• 「*」は掛け算
• 「/」は除算
• 「^」は指数です

INTEGERデータ型のみの場合、と記述されるモジュロMODが可能です。

比較演算子:

• 「=」は等しい
• 「≠」は不等号である
• 「<」はより小さい
• 「>」はより大きい
• 「≤」は以下です
• 「≥」はより大きいか等しい

論理演算:

• 「AND」は接続詞
• 「OR」は論理和である
• 「NOT」は否定である

Haggisでクラスを定義するには、構文を使用しますCLASS <id> IS {<parameters>} METHODS <statements> END CLASS 。

Haggisでは、次のようなさまざまな方法で宣言できます。

    CONSTRUCTOR
        The users' '''Haggis''' code will then go here.
    END CONSTRUCTOR

    FUNCTION <Function Name>(<Parameters>) RETURN <Data Type>
        The users' '''Haggis''' code will then go here.
        RETURN THIS <Class Property>
    END FUNCTION
    '''“THIS” is used to reference the current object invoking the method.'''

    PROCEDURE <Procedure Name> (<Parameters>)
        The users' '''Haggis''' code will then go here.
    END PROCEDURE

Haggis は当初、次のような方法で実装され、使用されることが想定されていました。生徒は教師が選択したプログラミング言語でコーディングする方法を教わります。次に、生徒はコード自体よりも高度な言語で擬似コード形式で計画を立てます。生徒が擬似コードの作成に慣れたら、試験テキストで使用される言語である Haggis を紹介します。^[2]

ハギスがこのように実装されたのは、研究により、プログラムを理解する能力がプログラミングスキルをさらに伸ばすために不可欠であることがわかったためです。 ^[2] SQA (National 5 and Higher) が運営するコースには、どちらも学生がこの能力を持つことを要求する成果が含まれています。ハギスは理解しやすく習得しやすいため、試験テキストに使用されています。試験中に学生がハギスでコードを書くように求められたことはなく、今後も求められないことに留意してください。求められているのは、ハギ​​スを読んで理解できることだけです。

ハギスに関する問題はこれまでほとんどありませんでした。言語自体に問題があるわけではなく、むしろ学生の言語に対する見方に問題があるのです。まず、学生たちはなぜ2つの言語で完成したコンピュータプログラムを書くように教えられているのか全く理解していませんでした。もう1つは、2つの言語を同時に教えられていたため、教えられた言語を混同し、構文を間違えることが多かったことです。このため、ちょっとした混乱が生じていました。^[2]

ハギスは作成者によって観察され、次のように使用されていることが判明しました。^[2]ハギスは、生徒に作成を求められているコンピュータ プログラムの計画言語として使用されていました。生徒はいくつかの計画段階を経てコードを改良するよう求められた後、ハギスを使用して最終計画が作成されました。この最終計画が作成された後、ハギスのコードは教師が指定した実際のプログラミング言語に変換されます。この方法は、前述のように生徒のスキルを向上させ、ハギスが実際に適用される試験にできるだけ備えさせるのに効果的です。

• クインティン・カッツのウェブページ
• SQA オンライン ハギス パーサー