3. Основы алгоритмизации

1. Этапы разработки программ

Разработка программ включает в себя следующие этапы:

1. Анализ и уточнение требований, предъявляемых к программе. Иногда этот этап называют постановкой задачи.

2. Проектирование алгоритма и выбор структур данных (или алгоритмизация).

3. Программирование и отладка.

4. Тестирование программы.

5. Документирование, подготовка инструкции для пользователя программы.

Первые два этапа являются определяющими этапами разработки программного обеспечения. Этап анализа и уточнения требований, предъявляемых к программе – необходимый и весьма ответственный этап , который осуществляется совместно пользователем (заказчиком) программы и ее разработчиком. На этом этапе на основе требований заказчика уточняются три основных момента:

• исходные данные программы: формат данных, источник и порядок ввода, объем исходных данных и ограничения на их значения;

• выходные данные программы: содержание, формат и порядок вывода, возможный объем исходных данных, заголовки и предполагаемые ограничения на их значения;

• аварийные ситуации при вводе и обработке данных и действия пользователя, предусматриваемые при их возникновении.

На этапе анализа и уточнения требований создается более полное, уточненное описание задачи, называемое спецификацией задачи. Спецификация задачи – это очень важный документ, который является техническим заданием на разработку программы и частью соглашения (договора) между разработчиком программного обеспечения и заказчиком.

В спецификации задачи выделяют две ее части:

• функциональную спецификацию;

• эксплуатационную спецификацию.

Функциональная спецификация описывает объекты, относящиеся к задаче: разбиение на предполагаемые подзадачи, их входные и выходные данные, связи между ними, реакции на аварийные ситуации.

Эксплуатационная спецификация содержит требования к скорости работы программы и используемым ресурсам памяти, характеристикам и конфигурации ЭВМ, на которой должна работать программа, и специальные требования к надежности и безопасности ее работы.

На втором этапе разработки программного обеспечения проектируется алгоритм решения задачи в соответствии с заданной спецификацией, формируется общая структура программы, определяются компоненты и их входные и выходные параметры.

Основным подходом к проектированию структуры программы является нисходящее проектирование или пошаговое уточнение. Этот подход заключается в том, что программа первоначально рассматривается как «черный ящик», который выполняет некоторую функцию F, преобразующую единственные входные данные в единственные выходные данные. Это общая функцияFможет быть разделена на ряд более простых подфункцийF1,F2,…,Fk. Каждая из этих функций сама по себе представляет такой же «черный ящик».

Процесс разбиения завершается тогда, когда любая из определенных функций может быть описана с помощью простых базовых операций и управляющих структур алгоритмов.³В процессе проектирования формируется структура задачи в виде дерева подзадач (подфункций) (См. рис. 3.1).

…….

…….

Рис. 3.1

Эта иерархическая структура задачи определяет структур компонент создаваемой программы. Компонента программы называется подпрограммой. В случае, если задача является сложной, целесообразно программу разделить на компоненты, одна из которых будет главной и организующей вычислительный процесс, а другие компоненты будут подпрограммами, которые будут выполняться в порядке, соответствующем алгоритму. Программы, выполняющие относительно простые задачи, могут не содержать подпрограмм.

Результатом данного этапа разработки является формализованное описание алгоритма или проект программы. Формы представления алгоритмов рассмотрены в п. 3.2.

Третьим этапом разработки программы является программирование и отладка. На этом этапе алгоритм записывается на языке программирования высокого уровня, и производится отладка программы с помощью соответствующей системы программирования (транслятора данного языка). Во время отладки исправляются обнаруженные в тексте программы ошибки. Результатом отладки является текст программы, не содержащей ошибок и выполненной хотя бы один раз на ПЭВМ. Таким образом, создается работоспособная программа.

На этапе тестирования программы выполняется проверка правильности работы программы с использованием заранее подготовленных тестов. Тест – это набор исходных данных и соответствующих им результатов, которые должна выдавать программа при обработке этих исходных данных. Для сложных задач составление тестов является весьма трудоемкой работой, включающей ручные расчеты или использование других программ-аналогов.

При обнаружении неправильных результатов на этапе тестирования происходит возврат на предыдущие этапы разработки программы. Результатом тестирования является окончательная версия программы и документация о результатах выполнения тестов.

Последний этап разработки ПО – подготовка пользовательской документации, состав которой определяется заказчиком. Обычно документация для пользователя включает в себя:

описание применения, которое содержит сведения о назначении программы, требования к техническим и программным средствам ЭВМ, состав и функции программы, применяемые математические алгоритмы;

руководство пользователя, в котором описаны входные и выходные данные, способы запуска программы, режимы работы, дан перечень сообщений и описана реакция пользователя на каждое сообщение.