04 四大工作模式
Ergalics Studio 的工作台提供四种模式，由顶栏的 [标准 | 流程 | 积木 | 代码] 分段开关切换。四种模式共享同一套数据语义（DataTable）、同一套插件渲染器，后三种模式更共享同一份中间表示（IR）。切换模式时项目数据、插件状态与参数面板原样保留，上下文零损耗。
工作台之外还有第二条主线：科研工具集（顶栏"科研▾"或欢迎页启动网格进入）。它由 19 个任务式整页工具组成，与工作台共享同一个项目与同一组内核，但不使用模式切换——四项职责见 05 篇。
| 模式 | 面向人群 | 核心体验 |
|---|---|---|
| 标准 Standard | 已经知道该用哪个插件的人 | 拖入数据文件，自动识别格式并路由到匹配插件，即刻看到可视化 |
| 流程 Flow | 管线搭建者 | 用 40+ 个内置区块搭出可视化数据流管线，拓扑排序执行，逐节点查看输出 |
| 积木 Block | 学习者与想要命令式体验的人 | 类 Scratch 积木编辑器，唯一入口是绿色"运行时"帽子区块 |
| 代码 Code | 真实脚本用户 | Monaco 编辑器，Python 走 Pyodide 中真实的 CPython，R 走内置完整 webR 运行时（缺失时回退 IR 引擎），JavaScript 在进程内 IR 引擎执行 |
一、标准模式
默认落地体验。工作台为四区布局：顶栏（项目与模式切换）、左侧栏（项目树与插件列表）、中央视口（激活插件渲染，首次启动为拖放区）、右侧参数面板（把激活插件声明的参数转成响应式表单），状态栏常驻显示 GPU 可用性与性能指标。文件拖入后由宿主按魔数与扩展名路由，多插件匹配时弹选择框。
顶栏动作按语义分为五簇，以分隔线区隔：[标准 | 流程 | 积木 | 代码] 模式开关、[数据⓷ | 示例] 数据簇、[项目▾ | 保存 | 分享] 项目簇（项目▾ 含新建 / 打开 / 另存为 / 导出日志）、[分析 | 科研▾] 科研簇（科研▾ 展开 19 个科研工具，见 05 篇）、[⚙ | ? | FPS | 语言 | 主题] 环境簇。
适合"我已经知道哪个插件能回答我的问题，只想把文件指给它"的场景。
标准模式：四区布局工作台，中央视口承载插件渲染、右侧参数面板实时联动，是默认探索入口。
二、流程模式（Flow）
可视化数据流管线编辑器。左侧调色板、中间画布（节点加边）、右侧参数编辑器、底部结果预览。整个图持久化进项目的 blockGraph 字段，重新打开自动恢复，并共享 .clproj 的自动保存与分享管线。
2.1 区块目录（40+ 个内置区块）
| 类别 | 数量 | 区块 |
|---|---|---|
| 数据源 source | 4 | 示例数据、随机数据生成、网格生成、文件加载 |
| 变换 transform | 5 | 列选取、列重命名、新增列、归一化、排序 |
| 过滤 filter | 3 | 数值范围过滤、条件值过滤、Top-K 选取 |
| 数学 math | 6 | 加、减、乘、除（列对列或列对标量）、平方根、绝对值 |
| 统计 stats | 14 | 摘要统计、直方图分箱、单样本 / 独立双样本 / 配对 t 检验、单因素方差分析、Mann-Whitney U 检验、卡方独立性检验、相关分析、Cohen's d 效应量、多重比较校正、Bootstrap、蒙特卡洛传播、MCMC 采样 |
| 单位 units | 2 | 量纲换算（units.convert）、量纲一致性检查（units.check） |
| 可视化 viz | 4 | 散点、折线、直方图、二维点云（经渲染桥接走插件出图） |
| 绘图 plot | 4 | 折线、散点、直方图、柱状（出版级绘图引擎渲染） |
viz.* 与 plot.* 的分工是刻意的：viz.* 把 RenderedView 交给插件渲染器，与标准模式看到的是同一个插件；plot.* 走 src/core/plot/ 的纯 TS 矢量引擎，产出可直接导出 SVG / PDF 的出版级图。数学与统计区块直接调用 src/core/stats 与 src/core/units 的纯函数实现（详见 07 篇）；区块元数据（名称、描述）内建中英双语，经 src/blocks/l10n.ts 统一解析，新增语言是纯数据改动。
控制流区块（if/else、repeat、parallel）刻意推迟——BlockInstance 上的 region 接缝已就位，后续可作为扩展嵌入而非重构。
2.2 编译器与执行器
编译器是一个纯函数：结构校验（端口匹配、必需输入、类型兼容）、环检测、Kahn 式拓扑排序，错误以结构化 diagnostics 返回，画布据此绘制红色边与内联诊断条，全程不抛异常。
执行器带节点级增量缓存与脏值传播失效：修改单个区块的参数，只有它及其下游会重新执行。运行支持取消与并发去重——重复触发运行不会产生并行执行，取消会真正终止进行中的计算节点。
flowchart LR
A["区块图<br/>（节点 + 连线）"] --> B["编译器（纯函数）<br/>校验 · 拓扑排序 · 诊断"]
B -- 有错误 --> C["画布绘制红色边与诊断条"]
B -- 通过 --> D["执行器<br/>增量缓存 · 脏值传播 · 可取消"]
D --> E["逐节点输出缓存"]
E --> F["渲染桥接（唯一副作用）"]
F --> G["RenderedView 送入插件渲染器<br/>DataTable 渲染为只读表格<br/>Scalar 内联显示"]2.3 结果预览
底部预览随所选节点输出类型自适应：RenderedView 走既有插件渲染器（散点、直方图等）；DataTable 输出（如 stats.summary、stats.histogram 的分箱结果）渲染为只读表格，使非可视化输出也看得见；Scalar 内联显示。管线有多个输出时由芯片切换器选择检视节点。
流程模式：以 DAG 管线连接数据源 / 变换 / 统计 / 可视化区块，编译后增量执行、就地预览。
2.4 示例管线
11 个示例项目以真实 .clproj 文件存放在 examples/projects，构建期经 import.meta.glob 自动发现，新增示例只需放入文件并在元数据表登记：
| 示例 | 主题 |
|---|---|
| block-01-signal-analysis | 信号分析 |
| block-02-random-distribution | 随机分布 |
| block-03-grid-scatter | 网格散点 |
| block-04-range-filter | 范围过滤 |
| block-05-dual-pipeline | 双管线对比 |
| block-06-topk-pipeline | Top-K 选取 |
| block-07-binning-stats | 分箱统计 |
| block-08-normalize-grid | 归一化网格 |
| crystal-lattice-demo | 晶格演示 |
| particles-demo | 粒子演示 |
| point-cloud-demo | 点云演示 |
全部 11 个示例都通过共享 IR 解释器执行，并由 examples-roundtrip 单元测试逐一验证。
三、积木模式（Blockly）
类 Scratch 的积木编辑器，面向学习者与想要命令式体验的用户。唯一执行入口是绿色"运行时"帽子区块，帽子下方未连接的孤立区块永不运行，从根本上杜绝"误执行破损代码"。30 余种内置积木按九个类别组织：
| 类别 | 积木 |
|---|---|
| 开始 | 运行时帽子区块（唯一入口） |
| 数据 | 载入 CSV、载入 XYZ、随机数、范围、列表 |
| 变量 | 赋值与读取 |
| 运算符 | 算术、比较、逻辑、一元 |
| 变换 | 归一化、排序、列选取、过滤 |
| 统计 | 摘要、直方图 |
| 绘图 | 散点、折线、直方图、点云 |
| 控制流 | 如果、重复、当循环、遍历 |
| 工具 | 打印、原始文本 |
积木模式：类 Scratch 画布以帽子区块启动脚本，积木拼图编译为共享 IR 执行。
技术要点：
- Blockly 13 驱动画布，包为懒加载分包（约 828 KB），不影响标准与流程模式首屏；媒体资源同源 vendoring，不依赖 CDN。
- 区块名称、提示、下拉选项与工具箱类别经 Blockly 的
BKY_*键系统本地化，切换语言时以重新标注的积木重建工作区，有专门单元测试（tests/editor/block-i18n.test.ts）验证。 - 运行按钮提供实时结果预览、变量面板与控制台面板三张卡片。
- 5 个内置示例程序（星系散点、遥测折线、随机直方图、归一化散点、循环打印）位于
src/editor/block/samples.ts，经顶栏"示例"对话框加载。 - 积木图编译为共享 IR 后由内置解释器执行，解释器调用与代码模式相同的 Studio API。
四、代码模式（Monaco · Python / R / JavaScript）
真正的脚本编辑器。工具栏提供 Python / R / JS 分段语言开关与一个引擎徽标，明示当前缓冲区将由谁执行。
| 语言 | 执行引擎 | 说明 |
|---|---|---|
| Python | Pyodide Web Worker 中的完整 CPython | 自由语法（推导式、f-string、可导入包），studio 作为正经可导入模块注入，支持 REPL 单表达式求值 |
| R | 内置完整 webR 运行时（缺失时回退 IR 引擎） | 优先由真实 R 解释器执行（FR-04 full runtime）；webR 不可用或 studio.* 桥接降级时回退到共享 IR 引擎；<- 赋值 |
| JavaScript | 进程内 IR 引擎 | 缓冲区解析为共享 IR，由与积木模式相同的解释器执行；const/let/var 声明 |
公共能力：
- studio 接口跨语言一致：
load / random / range / exampleData / grid / normalize / sort / select / addColumn / addConstantColumn / filter / filterRange / topK / renameColumn / summary / histogram / plot / print / notify / getParam / setParam。studio.plot(...)经渲染桥接落到与流程模式viz.*区块完全相同的插件。 - 一键语言互译：切换标签页即把当前程序从 IR 中枢生成到另一种语言，无需复制粘贴。
- 中断：停止运行会终止并重启 Worker，失控循环不会卡死页面；Worker 的引导地址与引导 Promise 做了记忆化，重启不重复初始化。
- 快捷键：
Ctrl/⌘ + Enter运行缓冲区（并停止进行中的 Python 任务）；键盘输入防抖 150 ms 后同步回 IR，使积木与流程在打字过程中保持实时。 - DSL 边界显式化：R / JS 解析器无法建模的语句保留为原始代码节点，运行时跳过并在控制台报告一次计数；完整语法随时在 Python 标签页可用。
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| load | 装载项目数据文件为表格 |
| random / range / exampleData / grid | 生成随机数、整数序列、内置示例与网格数据 |
| normalize / sort / select / addColumn / addConstantColumn / filter / filterRange / topK / renameColumn | 表格变换 |
| summary / histogram | 摘要统计与分箱 |
| plot | 绘图（经渲染桥接走插件渲染器） |
| print / notify | 控制台输出与通知 |
| getParam / setParam | 项目参数读写 |
9 个示例程序以真实文件存放在 examples/code（EDA 管线、蒙特卡洛估圆、信号平滑、遥测探索、星系散点、随机直方图、范围循环、添加列绘图、归一化过滤），经"示例"对话框加载。
代码模式：Monaco 编辑器 + 控制台 / 变量面板，Python 运行于 Pyodide Worker，注入 studio 模块。
五、三模式互转（共享 IR）
IR（src/editor/ir，含校验、哈希与序列化）是积木、流程、代码三种模式的唯一事实来源，各模式与 IR 之间都有纯函数往返转换：
| 转换 | 模块 |
|---|---|
| IR 与流程 DAG 互转 | src/editor/flow/convert.ts（irToFlow、flowToIR，Kahn 拓扑排序，参数与区块目录 1:1 对齐） |
| Blockly JSON 与 IR 互转 | src/editor/block/convert.ts |
| 代码缓冲区解析回 IR | src/editor/code/parse.ts（无法解析的行保留为原始代码节点） |
| IR 生成代码 | src/editor/codegen（Python、R、JS 三个生成器） |
| IR 直接解释执行 | src/editor/runtime/interpreter.ts（调用与流程区块相同的 Studio API） |
flowchart TD
IR["共享 IR<br/>（校验 · 哈希 · 序列化）"]
FL["流程模式 DAG"] <--> IR
BL["积木模式 Blockly JSON"] <--> IR
CD["代码模式缓冲区<br/>Python / R / JavaScript"] -- 代码解析 --> IR
IR -- 代码生成 --> CD
IR -- 解释执行 --> SA["Studio API<br/>load · transform · stats · plot"]
SA --> RB["插件渲染桥接"]在流程模式搭一条管线，切到积木就能看到同样的逻辑以积木呈现，跳到代码就能看到生成的 Python；反向亦然。流程编辑会合并进 IR 而不是把它拍平（mergeFlowIR）：print / loop / if / function 语句留在原位，只替换 DAG 节点；src/stores/useFlowSync.ts 中的图签名守卫会忽略注水产生的防抖回声，使反复切换模式不会丢失节点。
代码生成器按目标语言处理方言差异：Python 生成器输出真实 Python 语法，R 生成器处理 R 的语法习惯（循环写法、真值字面量、整除与逻辑运算符等），JS 生成器输出可直接求值的脚本。
往返一致性由 sync-threeway、flow-convert、editorStore 与 examples-roundtrip 四组单元测试钉住，并由 verify-lang-modes 端到端套件做真实浏览器的 R/JS 编辑、R→JS 互译、Flow ⇄ Block ⇄ Code 无损循环与真实管线运行验证。