Методы разработки алгоритмов и программ

Программа

Программа - это описание алгоритма решения задачи на языке, дающем исполнителю возможность выполнить его. Это могут быть языки программирования, специализированные программы.

После создания программы, ее отладки начинается этап использования программы для решения однотипных задач, выполнения расчетов. При отладке программы она тестируется на известных данных.

Итак, просуммируем изложенное выше, т.е. выделим основные этапы решения любой задачи с помощью компьютера.

Решение задачи начинается с ее постановки, изложения на языке строго определенных математических понятий, т.е. сначала надо описать задачу в математических терминах - создать математическую модель.

При постановке задачи вы определяете, какие исходные данные потребуются вам для ее решения и какие результаты, т.е. выходные данные, и в какой форме вы хотите получить в результате решения проблемы.

В целом процесс решения задачи можно представить как процесс преобразования исходных данных в выходные данные на основе используемых методов разработки алгоритмов и программ.

Важнейшими классификационными признаками методов проектирования алгорит­мов и программ являются:

• степень автоматизации выполнения проектных работ;

• методология процесса разработки.

По степени автоматизации процесса проектирования алгоритмов и программ можно выделить методы неавтоматизированного проектирования и методы авто­матизированного проектирования (CASE- технологии).

Неавтоматизированное проектирование используется при разработке небольших по трудоемкости и структурной сложности программных продуктов, не требующих участия большого числа разработчиков.

Автоматизированное проектирование возникло в связи с необходимо­стью сокращения затрат и сроков выполнения проектных работ, создания и ис­пользования типовых элементов и их комплексов при разработке алгоритмов и программ, координации работ большого коллектива разработчиков, использова­ния средств вычислительной техники на различных этапах создания и сопровож­дения программных продуктов.

Проектирование алгоритмов и программ может основываться на различных под­ходах, среди которых наиболее распространены:

• структурное проектирование и программирование;

• информационное моделирование предметной области и связанных с ней при­ложений;

• объектно-ориентированное проектирование.

Начало развития структурного проектирования алгоритмов и программ прихо­дится на 60-е годы. В его основу положена последовательная декомпозиция и структурирование целого, от общего к частному. Различают следующие методы структурного проектирования, в зависимости от объекта структурирования:

• функционально-ориентированные методы - последовательное раз­ложение целостной проблемы на отдельные, достаточно простые составляю­щие, обладающие функциональной определенностью (уровень детализации выбирается проектировщиком системы);

• методы, основанные на последовательном структурировании данных.

Технологии структурного подхода ориентированы, в первую очередь, на процессы обработки с последующим установлением необходимых для них данных, а также правильную организацию информационных потоков между связанными процес­сами. Программы тесно связаны со структурой и формой представления данных. Данный подход используется при структурном анализе и построении моделей си­стемных процессов, разработке сложных функциональных структур и их про­граммных комплексов.

Информационное моделирование предметной области имеет решающее значение для разработки алгоритмов и программ, работающих с БД. В основе данного подхода лежит положение об определяющей роли и независимости дан­ных при проектировании алгоритмов и программ. Выделяются следующие составляющие данного подхода:

• информационный анализ предметных областей;

• построение взаимосвязанных моделей данных;

• системное проектирование функции обработки данных;

• детальное конструирование процедур обработки данных.

Строятся информационные модели различных уровней представления:

• интегрированная информационно-логическая модель предметной области, не зависящая от средств программной реализации хранения и обработки данных, содержащая интегрированные структуры данных предметной области;

• даталогические модели, ориентированные на среду хранения и обработки дан­ных, - модель СУБД.

Технологии, ориентированные на информационное моделирование, сначала специ­фицируют данные, а затем описывают процессы, использующие эти данные. Средствами структур данных моделируются функции предметной области и их взаимосвязи. Алгоритм обработки данных приложений рассматривается в виде совокупности процедур преобразований данных. Выбор СУБД определяет вид даталогических моделей и, следовательно, влияет на алгоритмы преобразования. В большинстве случаев используется реляционное представление данных и реляционные СУБД.

Традиционные подходы к разработке программных продуктов всегда подчеркивали различие между данными и процессами их обработки (программные модули обеспечивают обработку входных данных, но не содержат этих данных). В отличие от традиционного структурного подхода, объектно-ориентированный подход к проектированию программных продуктов основан на:

• выделении классов;

• установлении характерных свойств классов и методов их обработки;

• создании иерархии классов;

• наследовании свойств классов и методов их обработки.

Каждый объект объединяет в себе как данные, так и программу обработки этих данных. Объект - это конкретный экземпляр класса. С помощью класса один и тот же программный код можно многократно использовать для различных объек­тов одного и того же класса. Для проектирования программных продуктов разработаны объектно-ориентиро­ванные технологии, которые включают в себя специализированные языки про­граммирования и инструментальные средства разработки пользовательского ин­терфейса. При выполнении программы объекту посылается сообщение, которое инициирует обработку данных объекта.

Дата добавления: 2014-12-16