Конспект лекций

по дисциплине: Технология программирования

по направлению 654600 ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Факультет автоматики и информационных технологий

специальность 230101 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

САМАРА 2008

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Раздел 1. Задача проектирования программных систем.. 5

Тема 1.1. Технология программирования и основные этапы ее развития 6

1.1.1. Стихийное программирование. 7

1.1.2. Структурное программирование. 9

1.1.3. Объектно-ориентированное программирование. 10

1.1.4. Компоненты и CASE-технология. 12

1.1.5. Платформа.NET. 15

Тема 1.2. Организация процесса проектирования программного обеспечения (ПО) 17

1.2.1. Проблемы разработки сложных программных систем. 17

1.2.2. Блочно-иерархический подход к проектированию ПО. 18

1.2.3. Жизненный цикл ПО. 19

1.2.4. Процессы жизненного цикла. 21

1.2.5. Модели жизненного цикла ПО. 22

1.2.6. Оценка качества процессов разработки ПО. 25

1.2.7. Технология RAD. 27

Тема 1.3. Технологичность программных продуктов 29

1.3.1. Понятие технологичности ПО. 29

1.3.2. Модульное программирование. 30

1.3.3. Нисходящая и восходящая разработка ПО. 35

1.3.4. Стиль оформления программы. 36

1.3.5. Эффективность и технологичность. 38

Тема 1.4. Определение требований к ПО 40

1.4.1. Классификация программных систем. 40

1.4.2. Эксплуатационные требования к ПО. 42

1.4.3. Исследование предметной области. 44

1.4.4. Разработка технического задания. 45

Тема 1.5. Начальный этап проектирования 47

1.5.1. Выбор архитектуры ПО. 47

1.5.2. Выбор типа пользовательского интерфейса. 48

1.5.3. Выбор подхода к разработке. 49

1.5.4. Выбор средств разработки. 49

1.5.5. Стандарты разработки. 51

Раздел 2. Использование декомпозиции и абстракции при структурном подходе к анализу и проектированию ПО.. 53

Тема 2.1. Анализ требований к ПО и декомпозиция системы при структурном подходе 53

2.1.1. Спецификация процедур и данных при структурном подходе. 53

2.1.2. Диаграммы переходов состояний. 54

2.1.3. Функциональные диаграммы. 56

2.1.4. Диаграммы потоков данных. 58

2.1.5. Абстрактные структуры данных. 61

2.1.6. Математические модели задач. 63

Тема 2.2. Методы проектирования структуры ПО 67

2.2.1. Структурная схема ПО. 67

2.2.2. Функциональная схема ПО. 68

2.2.3. Метод пошаговой детализации. 69

2.2.4. Проектирование ПО, основанное на декомпозиции данных. 71

2.2.5. Case-технологии на основе структурного подхода. 72

Тема 2.3. Проектирование структур данных 73

2.3.1. Векторная структура. 74

2.3.2. Списковые структуры. 74

2.3.3. Представление данных во внешней памяти. 75

Раздел 3. Использование декомпозиции и абстракции при объектно-ориентированном подходе к анализу и проектированию ПО.. 78

Тема 3.1. Анализ требований к ПО и декомпозиция системы при объектном подходе 78

3.1.1. Язык UML. 78

3.1.2. Диаграммы вариантов использования. 80

3.1.3. Диаграммы классов. 83

3.1.4. Диаграмма последовательностей. 85

3.1.5. Диаграмма деятельностей. 87

Тема 3.2. Проектирование ПО при объектном подходе 90

3.2.1. Типы классов объектов. 90

3.2.2. Отношения между объектами. 92

3.2.3. Интерфейсы. 93

3.2.4. Проектирование классов. 94

3.2.5. Компоновка программных компонентов. 96

Раздел 4. Разработка ПО.. 99

Тема 4.1. Проектирование интерфейса с пользователем 99

4.1.1. Типы пользовательских интерфейсов. 99

4.1.2. Пользовательская и программная модели интерфейса. 100

4.1.3. Разработка диалогов. 100

4.1.4. Основные компоненты графических пользовательских интерфейсов. 100

Тема 4.2. Реализация графических пользовательских интерфейсов. 100

4.2.1. Диалоги, управляемые пользователем. 100

4.2.2. Диалоги, управляемые системой. 100

4.2.3. Использование метафор. 100

4.2.4. Технология Drag and Drop. 100

4.2.5. Интеллектуальные элементы. 100

Тема 4.3. Структурное программирование в Visual C++. 100

4.3.1. Базовые типы данных. 100

4.3.2. Указатели и адресная арифметика. 100

4.3.3. Составные типы данных. 100

4.3.4. Выражения и операции. 100

4.3.5. Управляющие конструкции. 100

Тема 4.4. Разработка векторных структур данных в Visual C++. 100

4.4.1. Статические одномерные массивы. 100

4.4.2. Статические многомерные массивы. 100

4.4.3. Динамические массивы. 100

4.4.4. Массивы указателей. 100

Тема 4.5. Разработка списковых структур данных в Visual C++. 100

4.5.1. Стеки. 100

4.5.2. Очереди. 100

4.5.3. Списки. 100

4.5.4. Бинарные деревья. 100

Тема 4.6. Классы в Visual C++. 100

4.6.1. Объявление классов и экземпляров классов. 100

4.6.2. Инкапсуляция данных и методов. 100

4.6.3. Конструкторы классов. 100

4.6.4. Деструкторы классов. 100

Тема 4.7. Скрытие данных в классах Visual C++. 100

4.7.1. Разделы в описании класса. 100

4.7.2. Friend-конструкции. 100

4.7.3. Статические члены классов. 100

4.7.4. Использование описателя CONST в классах. 100

Тема 4.8. Наследование классов в Visual C++. 100

4.8.1. Вложенность классов. 100

4.8.2. Наследование данных и методов. 100

4.8.3. Типы наследования. 101

Тема 4.9. Полиморфизм в Visual C++. 101

4.9.1. Полиморфизм раннего связывания. 101

4.9.2. Полиморфизм позднего связывания и виртуальные функции. 101

4.9.3. Абстрактные методы и классы. 101

Тема 4.10. Операции ввода/вывода данных в Visual C++. 101

4.10.1. Функции консольного ввода-вывода. 101

4.10.2. Функции файлового ввода-вывода. 101

4.10.3. Использование библиотеки классов потокового ввода-вывода. 101

Тема 4.11. Методы повышения гибкости и надежности объектно-ориентированных программ в Visual C++. 101

4.11.1. Перегрузка операций. 101

4.11.2. Шаблоны функций. 101

4.11.3. Шаблоны классов. 101

4.11.4. Обработка исключений. 101

Тема 4.12. COM-технология. 101

4.12.1. Основные понятия. 101

4.12.2. Типы интерфейсов. 101

4.12.3. Типы COM-объектов. 101

4.12.4. Фабрика классов. 101

Тема 4.13. Построение COM-сервера. 101

4.13.1. Язык IDL. 101

4.13.2. Определение пользовательского интерфейса. 101

4.13.3. Реализация пользовательского интерфейса. 101

4.13.4. Создание тестового клиента. 101

Тема 4.14. Обзор платформы MS.NET. 101

4.14.1. Общая идея архитектуры.NET. 101

4.14.2. Достоинства и недостатки.NET. 101

4.14.3. Схема трансляции программ в.NET. 101

4.14.4. Язык MSIL. 101

4.14.5. Объектно-ориентированная модель.NET. 101

Раздел 5. Тестирование, отладка и документирование ПО. 101

Тема 5.1. Методы тестирования программ. 101

5.1.1. Виды контроля качества ПО. 101

5.1.2. Ручной контроль ПО. 101

5.1.3. Структурное тестирование. 101

5.1.4. Функциональное тестирование. 101

5.1.5. Тестирование модулей и комплексное тестирование. 101

5.1.6. Оценочное тестирование, оценка качества программного продукта. 102

Тема 5.2. Методы отладки ПО. 102

5.2.1. Классификация ошибок. 102

5.2.2. Методы отладки ПО. 102

5.2.3. Интегрированные средства отладки. 102

Тема 5.3. Документирование и оценка качества программных продуктов. 102

5.3.1. Виды программных документов. 102

5.3.2. Пояснительная записка. 102

5.3.3. Руководство пользователя. 102

5.3.4. Руководство системного программиста. 102

5.3.5. Правила оформления документации. 102

Раздел 1. Задача проектирования программных систем

Введение. Содержание и задачи курса

В различные периоды развития средств вычислительной техники и программного обеспечения применялись различные технологии разработки программ:

· Процедурное программирование

· Структурное программирование

· Объектно-ориентированное программирование

· Компонентная объектная модель программирования

Возникновение новых технологий в программировании обусловлено резким ростом возможностей компьютеров по хранению, обработке и представлению информации и связанной с этим возрастающей сложностью программного обеспечения. При этом на каждом этапе наблюдается преемственность, когда технологии предыдущего поколения органически входят составной частью в новые технологии. Так, структурное программирование базируется на использовании процедур, объектно-ориентированное программирование является дальнейшим развитием структурного, а COM-технология – объектно-ориентированного программирования.

Овладение технологией ООП и COM увеличивает продуктивность рабо­ты программиста, позволяет регулировать как сложность, так и стоимость со­провождения ПО и, самое главное, значительно повышает надежность разраба­тываемого ПО.

В рамках курса «Технология программирования» будем изучать язык программирования C++. Язык C++, технология объектно-ори­ентированного программирования (ООП), библиотеки классов позволяют эф­фективно реализовывать и сами алгоритмы, в каких бы областях знания они не были первоначально разработаны.

Рассматривая место C++ среди других языков программирования, следует иметь в виду, что в мире уже существует более 3000 различных языков програм­мирования. Несмотря на это, новые языки продолжают регулярно появляться, создавая значительные проблемы для тех, кто решил научиться программиро­вать на самом лучшем языке. Новичков смущает такое обилие и разнообразие языков программирования. Да и законодатели мод, такие как IBM, делали по­пытки создать универсальный язык, например PL/I, но объективные закономер­ности развития информатики, конкурентная борьба на рынке ПО, а часто и субъек­тивные пристрастия разработчиков системного ПО определяют ту картину, которую мы наблюдаем в настоящий момент.

C++ был разработан в начале 80-х годов в AT&T Bell Laboratories и с тех пор непрерывно развивается. Этот язык представляет собой расширенную версию языка С плюс средства поддержки ООП. Такие черты языка С, как экономич­ность, гибкость, мощь выражений, эффективность объектного кода полностью сохранены в C++. Наиболее важным является, однако, то, что C++ предоставля­ет базу для поддержки ООП и, вследствие этого, сохранения высокого уровня абстракции данных при решении задач. Если одни свойства языка могут быть использованы, чтобы реализовать объектный подход к решению задачи, то дру­гие позволяют поддерживать структурный подход, и это дает основание считать его «процедурным» языком, дополненным множеством новых конструкций по сравнению с языком С.

Язык C++ представляет собой эволюционное усовершенствование самых луч­ших черт предыдущих языков. Он находится на одном уровне с Modula2 по про­стоте и средствам осуществления модульности, сохраняя в то же время удиви­тельную эффективность и компактность языка С. Таким образом, C++ можно считать гибридом: одни его свойства поддерживают ООП, другие — структур­ное программирование. Ключевым при создании C++ было решение сделать его совместимым с языком С, что позволяет сохранить целостность миллионов строк программ на С, обширных С-библиотек и «С Tools», которые уже разработаны.

Дата добавления: 2014-01-07