Лекция 5 Способы конструирования программ. Основы доказательства правильности.

Основные подходы к разработке алгоритмов Существует несколько подходов к проекти­рованию внутренней структуры и логики обработки данных (алгоритмов). Проектирование алгоритмов и программ наиболее ответственный этап жизненного цикла программных продуктов, определяющий, насколько создаваемая программа соответствует спецификациям и требованиям со стороны конечных пользователей. Проектирование алгоритмов и программ может основываться на различных подходах, среди которых наиболее распространены: структурное проектирование программных продуктов; информационное моделирование предметной области и связанных с ней приложений; объектно-ориентированное проектирование программных продуктов. Типичными методами структурного проектирования являются: нисходящее проектирование, кодирование и тестирование программ; модульное программирование; структурное проектирование (программирование) и др. Для информационного моделирования предметной области большую значимость имеют информационные модели и структуры данных, в основе которого положение об определяющей роли данных при проектировании алгоритмов и программ.

Основные подходы к разработке алгоритмов Первоначально строятся информационные модели различных уровней представления: информационно-логическая модель, не зависящая от средств программной реализации хранения и обработки данных, отражающая интегрированные структуры данных пред­метной области; даталогические модели, ориентированные на среду хранения и обработки данных. Даталогические модели имеют логический и физический уровни представления. Физи­ ческий уровень соответствует организации хранения данных в памяти компьютера. Логичес­кий уровень данных применительно к СУБД реализован в виде: концептуальной модели базы данных интегрированные структуры данных под уп­равлением СУБД; внешних моделей данных подмножество структур данных для реализации прило­жений. Объектно-ориентированный подход к проектированию программных продуктов осно­ ван на: выделении классов объектов; установлении характерных свойств объектов и методов их обработки; создании иерархии классов, наследовании свойств объектов и методов их обработки.

Основные подходы к разработке алгоритмов Объектный подход при разработке алгоритмов и программ предполагает: объектно-ориентированный анализ предметной области; объектно-ориентированное проектирование. Объектно-ориентированный анализ анализ предметной области и вы­деление объектов, определение свойств и методов обработки объектов, ус­тановление их взаимосвязей. Объектно-ориентированное проектирование соединяет процесс объект­ной декомпозиции и представления с использованием моделей данных про­ектируемой системы на логическом и физическом уровнях, в статике и динамике. Для проектирования программных продуктов разработаны объектно-ориентированные технологии, которые включают в себя специализированные языки программирования и ин­струментальные средства разработки пользовательского интерфейса.

Структура программных продуктов В большей степени программные продукты не являются монолитом и имеют конструкцию (архитектуру) построения состав и взаимосвязь программных модулей. Модуль это самостоятельная часть программы, имеющая определенное назначение и обеспечивающая заданные функции обработки автономно от других программных модулей. Таким образом, программный продукт обладает внутренней организацией, или внут­ ренней структурой, образованной взаимосвязанными программными модулями. Это спра­ведливо для сложных и многофункциональных программных продуктов, которые часто называются программными системами.

Структура программных продуктов Таким образом, структуризация программных продуктов преследует основные цели: распределить работы по исполнителям, обеспечив приемлемую их загрузку и требуе­мые сроки разработки программных продуктов; построить календарные графики проектных работ и осуществлять их координацию в процессе создания программных изделий; контролировать трудозатраты и стоимость проектных работ и др. Структурное "разбиение" программ на отдельные составляющие служит основой и для выбора инструментальных средств их создания, хотя имеет место и обратное влияние выбор инструментальных средств разработчика программного обеспечения определяет типы программных модулей. При создании программных продуктов выделяются много­кратно используемые модули, проводится их типизация и унификация, за счет чего сокра­щаются сроки и трудозатраты на разработку программного продукта в целом. Некоторые программные продукты используют модули из готовых библиотек стан­ дартных подпрограмм, процедур, функций, объектов, методов обработки данных.