Структурное программирование
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
матривает на первом этапе определение задачи в общих чертах и последовательное уточнение ее структуры путем детализации основных функций. На каждом шаге детализации выясняются основные функции, т.е. задача разбивается на ряд подзадач, пока эти подзадачи не станут настолько простыми, что каждая из них может быть представлена несложным программным модулем, действие которого описывается одной фразой.
Метод предусматривает описание данных, их структуры и основных процессов обработки. Описание данных должно включать тщательно отобранные примеры, демонстрирующие выполнение основных функций системы и их наиболее существенные варианты. При описании модуля должны быть описаны тестовые данные.
При проектировании сверху - вниз создание проекта системы по уровням, начиная с верхнего, облегчает реализацию поставленных целей и выявление ошибок на ранних стадиях создания программного обеспечения.
Модульное программирование. В его основе лежит разделение программы на логические части (модули) и последовательное программирование каждой части. Если проведено проектирование всей задачи сверху вниз, то она разбивается на подзадачи, соответствующие возможным модулям. Разбиение задачи на модули должно обеспечивать независимость реализации каждого программного модуля. Последующее формирование комплекса программ не должно требовать знаний о внутренней работе модуля, т.е. необходимо обеспечить простоту сопряжений программных модулей комплекса.
При разбиении задачи на модули следует учитывать их размер. Обычно размер модуля составляет около 60 строк. Такая длина удобна для восприятия, так как она легко охватывается и запоминается. Это число строк помещается на одной странице, его легко прочесть на терминале вычислительной машины. Однако целесообразно выбирать размеры модуля так, чтобы он соответствовал одной подзадаче.
Следует стремиться к независимости программных модулей. Для этого необходимо, чтобы модуль не зависел от источника входных данных, места назначения выходных данных и от предыстории. Каждый модуль должен иметь свое назначение, отличающееся от назначения других модулей. Это должен быть замкнутый блок, вход и выход которого точно определены. Функциональная независимость модулей сокращает вероятность воздействия изменений в одной подпрограмме на остальные подпрограммы комплекса.
Воздействие изменений в одном модуле на другие модули называют волновым эффектом. Этот эффект можно уменьшить, сведя к минимуму связь между модулями, т.е. сократив количество путей, вдоль которых изменения или ошибки влияют на другие части программы. Простейший путь уменьшения волнового эффекта состоит в сокращении использования глобальных переменных и в сокращении размеров модуля. Минимизация взаимосвязей между модулями проводится обычно за счет усиления связей между элементами одного модуля (модульной прочности). Высокая степень независимости, характерная для структурного программирования, и минимальная связь модулей приводят к ограничению влияния ошибок в пределах отдельных модулей и к уменьшению как функциональной сложности модуля, так и сложности связей.
Формализация и оптимизация процесса разбиения системы программного обеспечения на модули с учетом приведенных факторов позволяет существенно повысить качество создаваемых комплексов программ и сократить вероятность появления ошибок на дальнейших этапах разработки.
Рассмотрим постановку и решение задачи разбиения сложной системы программного обеспечения на функциональные модули, имеющие минимальное число информационных связей, при ограничении на общее число выделяемых модулей, на число процедур и информационных элементов в каждом модуле, на сложности связей между отдельными модулями. Исходными данными для задачи являются: множество различных типов входных, промежуточных и выходных переменных информационных элементов; множество необходимых процедур обработки (преобразования) информационных элементов; взаимосвязи процедур обработки информационных элементов.
Отображение множества процедур на множество информационных элементов удобно представить в виде двудольного графа, дуги которого соединяют процедуры с соответствующими информационными элементами, причем дуги, инцидентные различным информационным элементам, могут быть помечены различными цветами (рис. 1).
Задача разбиения программного обеспечения на модули может быть сформулирована как задача разбиения заданного множества процедур обработки данных на непересекающиеся подмножества, имеющие минимальное число попарно общих информационных элементов. Наиболее наглядно такая постановка иллюстрируется с использованием графа, вершинами которого являются процедуры, а связывающие их дуги различного цвета соответствуют имеющимся информационным элементам. В этом случае в графовой интерпретации данная задача формулируется как задача разбиения раскрашенного графа на подграфы (модули), обеспечивающие минимум суммарного числа дуг различного цвета, связывающих выделенные подграфы, при ограничении на общее число выделяемых подграфов, число вершин и дуг в каждом подграфе, число связей между ними.
Для удобства постановки, описания методов и результатов решения задачи сведем информацию о связи процедур и данных (элементов записей), содержащуюся в графовой модели, в специальную табличную форму. По строкам таблицы расположим выполняемые системой функции или процедуры (запись, сортировка, контро