Основные этапы технологии программирования

В результате изучения гл. 2 обучающиеся должны:

знать

• • стандарты в области разработки и реализации программного обеспечения;
• • представления о жизненном цикле программы;
• • методологические принципы разработки и реализации алгоритмов и программ;

уметь

• • ориентироваться в современных моделях жизненного цикла программного обеспечения;
• • применять теоретические знания в области жизненного цикла к организации и разработке программного обеспечения;

владеть

• • навыками выбора модели разработки программного обеспечения;
• • навыками оценки качества разработанных алгоритмов и программ.

Алгоритмы и программы

Термин «алгоритм» происходит от имени узбекского математика Аль-Хорезми (825 г.), который ввел правила выполнения четырех арифметических операций в десятичной системе счисления. С 1747 г. использовался термин «алгорисмус», к 1950 г. появился термин «алгорифм» (смысл — алгорифм Евклида). Большой вклад в теорию алгоритмов в связи с эволюцией ЭВМ внесли математики Д. Гильберт, К. Гедель, А. Черч, С. Клини, А. Тыоринг, А. Марков.

Перечислим основные свойства алгоритмов:

• • определенность (детерминированность) — точность и понятность, обеспечивающие однозначность результата;
• • результативность — получение искомого результата через конечное число этапов (шагов);
• • дискретность — расчлененность алгоритма на отдельные этапы (шаги);
• • массовость — пригодность алгоритма для решения всех задач данного типа.

Основными требованиями к алгоритму (как и к программе) являются компактность и минимальное время реализации.

Существуют следующие способы записи алгоритмов:

• • псевдокод (формульно-словесный) — содержание последовательных этапов вычислений задается с нумерацией в произвольной форме на естественном языке; это искусственный, неформальный язык, но не язык программирования;
• • блок-схемный — изображение структуры алгоритма в виде графического представления этапов процесса обработки данных с помощью специальных геометрических символов (блоков). Основными блоками, используемыми для записи алгоритма, являются:

• алгоритмические языки — непосредственная запись алгоритма решения задачи с помощью операторов языка.

Рассмотрим различные способы записи алгоритма для решения следующей задачи: ввести два числа, а и Ь. Переменной т присвоить значение наибольшего из этих чисел. Значение переменной т вывести. Алгоритм можно записать с помощью псевдокода или блок-схемы.

Запись алгоритма псевдокодом может выглядеть так:

• 1) ввести два числа: а и Ь;
• 2) если а больше b, переменной т присвоить значение а, иначе b;
• 3) вывести значение т.

Блок-схема, содержащая те же этапы, показана на рис. 2.1.

Программа — это упорядоченная последовательность команд компьютера, необходимая для решения конкретной задачи.

Программы не имеют заранее строго регламентированного набора качественных характеристик. Перечислим основные характеристики программ'.

• • алгоритмическая сложность (логика алгоритмов обработки информации);
• • глубина проработки, полнота и системность реализованных функций программы;

Рис. 2.1. Блок-схема алгоритма

• • требования к операционной системе и техническим средствам со стороны программы;
• • удобство освоения и эксплуатации программы.

Критериями качества программы являются:

• • мобильность — независимость программы от программных и технических средств обработки данных;
• • надежность — устойчивость в работе программы, точность выполнения функций обработки;
• • эффективность — оценка расходов вычислительных ресурсов (объемов памяти для эксплуатации программы и т. п.);
• • дружественность — обеспечение дружественного интерфейса для работы пользователя;
• • модифицируемость — способность к внесению изменений и расширений функций обработки;
• • коммуникативность — возможность интеграции с другими программами.

На качество программы влияют следующие факторы:

• • маркетинг рынка и спецификация требований к программе — определение состава функций обработки данных программы, выбор пользовательского интерфейса, требования к комплексу технических и программных средств;
• • проектирование структурной схемы программы — алгоритмизация процессов обработки данных, разработка структуры программы и базы данных, выбор метода и средств создания программы — технологии программирования;
• • программирование (алгоритмизация, тестирование и отладка) — техническая реализация проекта программы, выполняемая с помощью выбранного инструментария технологии программирования (алгоритмические языки и системы программирования);
• • эксплуатация и сопровождение программы — важный этап, связанный с устранением обнаруженных ошибок;
• • распространение программы и завершение жизненного цикла — этап, связанный с постоянной программой маркетинговых мероприятий и заканчивающийся либо отсутствием спроса, либо изменением технической политики разработчика.