Языки и методы программирования Преподаватель – доцент каф. ИТиМПИ Кузнецова Е.М. Лекция 7. - презентация

1 Языки и методы программирования Преподаватель – доцент каф. ИТиМПИ Кузнецова Е.М. Лекция 7

2 Содержание Виды абстракции Проектирование и разработка программ Методы проектирования архитектуры программной системы Методы проектирования архитектуры программной системы

3 Виды абстракции абстракция через параметризацию одним алгоритмом можно решать задачи, отличающихся различными исходными данными, задаваемыми как параметры. абстракция через спецификацию разными алгоритмами можно получить один и тот же искомый результат. При этом описываются результаты работы программы, смысл обращения к программе становится ясным через анализ ее спецификации, а не самого текста программы.

4 проектирование и разработка программ состоит из этапов: 1)постановка задачи; 2) проектирование программы; 3) построение модели; 4) разработка алгоритма; 5) реализация алгоритма; 6) анализ алгоритма и его сложности; 7) тестирование программы; 8)документирование.

5 При постановке задачи необходимо: выработать требования (свойства, качества и возможности), необходимые для решения проблемы или достижения цели (как правило, эта деятельность носит экспертный характер); разработать спецификации, включающие: цель программы; граничные условия; описание функций системы; спецификации входных и выходных данных; верификационные требования (установление тестовых случаев); тип и количество документов.

6 Точная формулировка задачи: Это означает определение исходных и выходных данных, т.е. ответы на вопросы: а) что дано; б) что нужно найти. Дальнейшая детализация сводится к ответам на вопросы: как определить решение; каких данных не хватает и все ли они нужны; какие сделаны допущения и т.п.

7 Проектирование программы. Первый этап: проектирование архитектуры программной системы. Это предполагает первичную (общую) стадию проектирования и заканчивается декомпозицией спецификаций в структуру системы.

8 по каждому модулю разрабатывается спецификация модуля: имя/цель - дается имя модулю и предложение о функции модуля с формальными параметрами; неформальное описание - обзор действий модуля; ссылки - какие модули ссылаются на него и на какие модули ссылается данный модуль; вход/выход - формальные и фактические параметры, глобальные, локальные и связанные (общие для ряда модулей) переменные; примечания - полезные комментарии общего характера по модулю

9 Второй этап - детальное проектирование. На этом этапе происходит процедурное описание программы, выбор и оценка алгоритма для реализации каждого модуля. Входной информацией для проектирования являются требования и спецификации системы.

10 Методы проектирования архитектуры программной системы Методы, ориентированные на обработку данных а) Модульное программирование б) Функциональная декомпозиция в) Проектирование с использованием потока данных г) Технология структурного анализа проекта. Методы, основанные на использовании структур данных а) Методология Джексона б) Методология Уорнера в) Метод иерархических диаграмм. г) Объектно-ориентированная методология проектирования.

11 Модульное программирование. Основные концепции: каждый модуль реализует единственную независимую функцию; имеет единственную точку входа/выхода; размер модуля минимизируется; каждый модуль разрабатывается независимо от других модулей; система в целом построена из модулей. Исходя из этих принципов каждый модуль тестируется отдельно, затем после кодирования и тестирования происходит их интеграция и тестируется вся система.

12 Функциональная декомпозиция. Подобна стратегии «разделяй и управляй». Практически является декомпозицией в форме пошаговой детализации и концепции скрытия информации. Каждый модуль характеризуется субъективным решением проектировщика, связь осуществляется с помощью хорошо организованных интерфейсов.

13 Проектирование с использованием потока данных Использует поток данных как генеральную линию проектирования программы. Содержит элементы структурного проектирования сверху-вниз с пошаговой детализацией: экспертиза потоков данных и отображение графа потока данных; анализ входных, центральных и выходных преобразующих поток данных элементов; формирование иерархической структуры программы; детализация и оптимизация структуры программы.

14 Технология структурного анализа проекта. Основана на структурном анализе с использованием специальных графических средств построения иерархических функциональных связей между объектами системы. Эффективна на ранних стадиях создания системы, когда диаграммы просты и читаемы.

15 Методы проектирования, основанные на использовании структур данных, описаны ниже. Методология Джексона. Структура программы определяется структурой данных, подлежащих обработке. Программа представляется как механизм, с помощью которого входные данные преобразуются в выходные. В методе предусматривается: разработка и изображение структуры входных и выходных данных; изображение структуры программы путем соединения изображений этих структурных элементов; определение дискретных операций над структурами данных; построение алгоритмов обработки структур данных.

16 Методология Уорнера. Используются следующие виды представления проекта: диаграммы организации данных (описывают входные и выходные данные); диаграммы логического следования (логический поток этих данных); список инструкций (команды, используемые в проекте); псевдокод (описание проекта); определение входных данных системы; организация входных данных в иерархическую структуру; детальное определение формата элементов входного файла; то же самое для выходных данных; спецификация программы: чтение, ветвление, вычисление, выходы, вызовы подпрограмм; составление диаграммы (по типу блок-схем) указывающие логическую последовательность инструкций.

17 Метод иерархических диаграмм определяется связь между входными, выходными данными и процессом обработки с помощью иерархической декомпозиции системы (без детализации). Алгоритм проектирования: начать с наивысшего уровня абстракции, определив вход, выход, обработку; соединить каждый элемент входа и выхода с соответствующей обработкой; документировать каждый элемент системы, используя диаграммы; детализировать диаграммы, используя шаги

18 Объектно-ориентированная методология проектирования Основана на концепции упрятывания информации и абстрактных типов данных. Рассматриваются данные, модули и системы в качестве объектов. Каждый объект содержит некоторую структуру данных с набором процедур, знающих как работать с этими данными.