Етапи розробки програми

У процесі створення будь-якої програми, будь те невелика навчальна програма, призначена для демонстрації вчителю інформатики, або серйозний проект, над яким працюють десятки (а те й сотні) програмістів, можна виділити кілька етапів. Витрати праці й часу на їхнє виконання різні, різняться ці витрати й для різних програм. Деякі з етапів можуть бути опущені або пройдені «непомітно», однак аналіз процесу розробки приводить до висновку про те, що майже завжди, явно або неявно, доводиться проходити наступні етапи розробки програми:

– постановка задачі;

– аналіз, формалізований опис задачі, вибір моделі;

– вибір або розробка алгоритму розв'язання задачі;

– проектування загальної структури програми;

– кодування;

– налагодження й верифікація програми;

– одержання результату, його інтерпретація й, можливо, наступна модифікація моделі;

– публікація або передача замовникові результату роботи;

– супроводження програми.

Розглянемо докладніше зміст кожного з перерахованих етапів.

Постановка задачі виконується замовником, у якості якого може виступати зовнішня організація, організація, у якій працює програміст, начальник програміста, викладач, сам програміст. На цьому етапі задача, яку необхідно вирішити за допомогою складання програми для комп'ютера, формулюється природною мовою (російською, китайською, мовою племені мбвонга-твонга). При цьому важливо усвідомити, що розв'язання даної задачі за допомогою комп'ютера – дійсно оптимальний спосіб одержання результату. Навряд чи варто складати програму для обчислення суми двох чисел –у цьому випадку досить скористатися калькулятором. При розв'язанні обчислювальнї задачі може виявитися, що рівняння, що описують математичну модель явища, можуть бути вирішені точно, аналітично (так, що розв'язання записується за допомогою елементарних або спеціальних функцій). У цьому випадку також не потрібний комп'ютер. Якщо ж мова йде про розрахунок аеродинамічних характеристик нової моделі літака, без суперкомп'ютера не обійтися!

Аналіз задачі включає визначення вхідних й вихідних даних, виявлення можливих обмежень на їхні значення й звичайно завершується формалізованим описом задачі, що часто передбачає її математичне формулювання. Якщо мова йде про моделювання яких-небудь явищ або процесів, на цьому етапі розробляється математична модель процесу (явища). У цьому випадку визначаються фактори, які відіграють основну роль, і відкидають ті фактори, дію яких незначно і якими тому можна зневажити. Так, при моделюванні польоту снаряда в полі тяжіння Землі на невеликій висоті основне значення мають сила ваги й опір повітря, неоднорідності поля ваги, кривизну поверхні Землі й дію вітру можна не враховувати.

Вибір або розробка алгоритму й чисельного методу розв'язання задачі мають найважливіше значення для успішної роботи над програмою. Ретельно пророблений алгоритм розв'язання задачі – необхідна умова ефективної роботи зі складання програми.

Проектування загальної структури програми. На цьому етапі відбувається «архітектурне» пророблення проекту. Визначаються ті частини алгоритму, які доцільно оформити у вигляді підпрограм, модулів. Визначається й спосіб зберігання інформації – у вигляді набору простих змінних, масивів або інших структур.

Кодування – це запис алгоритму мовою програмування. Якщо алгоритм розв'язання задачі, структура програми й структура даних ретельно продумані й акуратно записані, витрати часу на кодування зменшуються ймовірність помилок на цьому етапі знижується.

Налагодження й верифікація програми являють собою дуже важливу частину процесу розробки програми. Налагодження полягає в усуненні помилок програмування, помилок перекладу алгоритму на мову програмування. Верифікація – це доказ того, що програма працює «вірно», дає правильний результат. Для цього розробляється система тестів, які можуть являти собою спеціально підібрані набори параметрів, для яких задача може бути вирішена точно. Це можуть бути, наприклад, які-небудь граничні випадки. Якщо результат, отриманий за допомогою програми, збігається (з урахуванням погрішності машинного лічіння) з очікуваним, є підстава думати, що програма працює коректно. Але це усього лише підстава, а не абсолютна впевненість! Серед починаючих програмістів поширене переконання, що якщо програма успішно відкомпільована й, будучи запущена на виконання, видає на екран ряди цифр, задача вирішена. Насправді ж програма готова, якщо розроблювач спромігся довести замовникові (та й самому собі), що результат роботи програми є рішенням поставленого завдання.

Одержання результату, його інтерпретація з можливою наступною модифікацією моделі. От, нарешті, програма перевірена, більша частина помилок усунута і є обґрунтована надія на те, що, принаймні в рамках обраної моделі, вона дає правильний результат. Цей результат необхідно проаналізувати. Якщо мова йде про моделювання якогось природного процесу, варто порівняти отримані за допомогою комп'ютера результати й результати спостережень. Процес такого аналізу ми й називаємо інтерпретацією результатів розрахунку. Тут програміста може очікувати розчарування – результат може відрізнятися від необхідного. У цьому випадку, можливо, доведеться змінити саму модель, зробивши її більш реалістичною.

Публікація або передача замовнику результату роботи – це найважливіший момент, момент народження якісної програми. У наукових дослідженнях значення мають результати моделювання, які публікуються в наукових журналах. В інших випадках кінцевим результатом роботи може бути сама програма, що передається замовникові для подальшої експлуатації або викладається на ftp-сервер для вільного розповсюдження й прославляння автора програми!

Супроводження програми передбачає консультації замовника по роботі програми, усунення помічених у процесі її експлуатації недоліків (а можливо, і помилок), навчання користувачів роботі із програмою. Цей, заключний етап має особливе значення для великих і складних програм.

Дата добавления: 2014-01-05