Учебно-исследовательская работа

181

2.8.Процесс разрешения проблем предусматривает анализ и решение проблем (включая обнаруженные несоответствия) независимо от их происхождения или источника, которые обнаружены в ходе разработки, эксплуатации, сопровождения или других процессов.

3.СОДЕРЖАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

3.1.Процесс управления состоит из действий и задач, которые могут выполняться любой стороной, управляющей своими процессами. Данная сторона (менеджер) отвечает за управление выпуском продукта, управление проектом и управление задачами соответствующих процессов, таких, как приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение и др.

3.2.Процесс создания инфраструктуры охватывает выбор и поддержку (сопровождение) технологии, стандартов и инструментальных средств, выбор и установку аппаратных и программных средств, используемых для разработки, эксплуатации или сопровождения программного обеспечения.

3.3.Процесс усовершенствования предусматривает оценку, измерение, контроль и усовершенствование процессов жизненного цикла программного обеспечения.

3.4.Процесс обучения охватывает первоначальное обучение

ипоследующее постоянное повышение квалификации персонала. Должны быть разработаны и представлены методические материалы, необходимые для обучения пользователей в соответствии с учебным планом.

Технология проектирования программного обеспечения определяется как совокупность технологических операций проектирования (рис. 8.1) в их последовательности и взаимосвязи, приводящая к разработке проекта программного обеспечения.

Современная технология проектирования программного обеспечения информационных систем должна обеспечивать:

–соответствие стандарту ISO/IEC 12207 (поддержка всех процессов жизненного цикла программного обеспечения);

–гарантированное достижение целей разработки информационных систем в рамках установленного бюджета, с заданным качеством и в установленное время;

182

–возможность декомпозиции проекта на составные части, разрабатываемые группами исполнителей ограниченной численности (3—7 человек), с последующей интеграциейсоставных частей;

–минимальное время получения работоспособного программного обеспечения информационных систем.

Рис. 8.1 — Контекст технологической операции проектирования.

8.6 й·˙ВНЪМ‡fl ‰ВНУПФУБЛˆЛfl

Объектной декомпозицией называют процесс представления предметной области задачи в виде совокупности функциональных элементов (объектов), обменивающихся в процессе выполнения программы входными воздействиями (сообщениями). Иначе можно дать определение так: процесс представления предметной области задачи в виде совокупности объектов, обменивающихся сообщениями, называется объектной декомпозицией. При объектной декомпозиции междуобъектами устанавливаются отношения:

1) использования — первый объект (активный) передает сообщение другому (пассивному), между ними могут быть объекты посредники;

2) включения — если объект является результатом декомпозиции более сложного объекта.

183

Объектная декомпозиция, так же как и процедурная, может применяться многократно или быть многоуровневой. Это значит, что каждый объект может рассматриваться как система, которая состоит из элементов, взаимодействующих друг с другом через передачу сообщений. При многоуровневой декомпозиции на каждом уровне мы получаем объекты с более простым поведением, что позволяет разрабатывать системы повышенной сложности по частям.

Объект — элемент системы, объединяющий в себе данные и операции над ними, обладающий свойствами наследования, инкапсуляции и полиморфизма

Каждый выделяемый объект предметной области должен уметь выполнять некоторые действия, зависящие от полученных сообщений и параметров самого объекта.

Совокупность значений параметров объекта называют его состоянием, а совокупность реакций на получаемые сообщения — поведением.

Параметры состояния и элементы поведения объектов определяются условием задачи.

Впроцессе решения задачи объект, получив некоторое сообщение, выполняет заранее определенные действия, например может изменить собственное состояние, выполнить некоторые вычисления, нарисовать окно или график и, в свою очередь, сформировать сообщения другим объектам. Таким образом, процессом решения задачи управляет последовательность сообщений. Передавая эти сообщения от объекта к объекту, система выполняет необходимые действия.

Принципиально можно выделить 2 вида разбиения предметной области на составляющие элементы:

Алгоритмическая декомпозиция (основные элементы программы — строительные блоки — алгоритмы).

Объектная декомпозиция (основные элементы программы — видыабстракций(классы) и представителиэтих классов(объекты)).

Всоответствии с алгоритмической декомпозицией (см. рис. 8.2) предметной области мы при анализе задачи пытаемся понять, какие алгоритмы необходимо разработать для ее решения, каковы спецификации этих алгоритмов (вход, выход) и как эти алгоритмы связаны друг с другом. В языках программирования данный подход в полной мере поддерживается средствами модульного программирования (библиотеки, модули, подпрограммы).

184

Изобразить

Изобразить

Управление

Таблица

График

Создать

Удалить

Вычислить

Вычислить

Функция

Рис. 8.2 — Объектная декомпозиция программы построения таблиц

играфиков

Врамках объектной декомпозиции мы пытаемся выделить основные содержательные элементы задачи, разбить их на типы (классы). Далее для каждого класса абстракций мы определяем его свойства (данные) и поведение (операции), а также, как эти классы абстракций взаимодействуют друг с другом.

На сегодняшний день объектный подход и его основы — объектная модель и объектная декомпозиция — поддерживаются современными объектно-ориентированными языками програм-

мирования (C++, Java, C#…).

Пример объектной декомпозиции контроля качества средств доставки сводится к контролю количественных и качественных характеристик материально-технического обеспечения учебного процесса, как это показано на рис. 8.3.

Рис. 8.3 — Объектная декомпозиция процесса оценки качества средств доставки

185

Другой пример объектной и структурной декомпозиции, связанный с описанием игрового движка, см. рис. 8.4 и 8.5. Игровой процесс можно смоделировать, используя два объекта: «Интерфейс» (блок управления, который получает и интерпретирует команды пользователя) и «Игра» (реализация игрового процесса), каждый со своими параметрами (рис. 8.4).

Запуск		Завершение

Интерфейс

1	2	3	4	5

Игра

Рис. 8.4 — Объектная декомпозиция игрового процесса (1 — начать игру, 2 — проверка, попал ли по стене или планке,

3 — проверка, попал ли по кирпичу, 4 — проверка, не закончилась ли игра, 5 — отобразить)

Рис. 8.5 — Структурная декомпозиция программного продукта

186

Рекомендации по выполнению объектной декомпозиции:

1.Для сложных систем объектная декомпозиция должна выполняться поэтапно: на первом этапе — объектная декомпозиция всей системы, на последующих — декомпозиция объектов как подсистем.

2.При декомпозиции системы в целом в качестве объектов могут выделяться элементы двух типов:

–элементы интерфейса пользователя (окна меню, окна сообщений, окна форм ввода-вывода и т. д.);

–средства хранения, организации и преобразования данных (базы данных, файлы, протоколы, структуры данных и т. д.).

При этом для каждого объекта должно определяться множество получаемых и передаваемых сообщений и основные характеристики.

3.Процесс декомпозиции прекращается при получении объектов, которые могут быть достаточно просто реализованы, т. е. имеют четко определенную структуру и поведение.

187

9 еЦнйСауЦлдаЦ мдДбДзаь д ЗхийгзЦзаы муЦЕзй-аллгЦСйЗДнЦгълдйв кДЕйнх

В процессе выполнения учебно-исследовательской работы студенты должны выполнить основные элементы (более детально изложены пункты задания в параграфах 9.1 и 9.2):

1.Исследовать предметную область, выявить программы аналоги, определить их функциональные характеристики и подготовить обзор.

2.Изучить ГОСТы, связанные с разработкой программного обеспечения.

3.Разработать развернутое техническое задание (ТЗ) на программный продукт.

4.На основе ТЗ выполнить разработку программного продукта на языке UML (диаграмма классов, диаграмма использования, диаграмма деятельности).

5.Выбрать структуры данных для реализации предметной области программного продукта.

6.Разработать интерфейс пользователя.

7.Выбрать язык и среду программирования.

8.Разработать алгоритмы и реализовать их в выбранной среде разработки.

9.Выбрать стратегию тестирования и разработать тесты.

10.Выполнить тестирование и отладку.

11.Разработать техническую документацию и руководство пользователя.

Выполнение учебно-исследовательской работы осуществляется в несколько этапов (в каждом семестре по два этапа). В конце каждого этапа студент демонстрирует преподавателю результаты выполнения работы. Основные этапы учебно-исследова- тельской работы, сроки их выполнения, представляемые преподавателю результаты, приведены в таблице 9.1.

188

Таблица 9.1 — Этапы выполнения учебно-исследовательской

работы

Этап	Содержание	Сроки и	Представляемые результаты
	этапа	объем
1	Пункты 1—3	Середина пер-	Обзор. Готовое техническое зада-
		вого семестра	ние
2	Пункты 4—5	Конец первого	Описание прототипа программного
		семестра	продукта на языке UML
3	Пункты 6—8	Середина вто-	Описание программного кода про-
		рого семестра	граммного продукта. Разработка
			приложения
4	Пункты 9—11	Конец второго	Пояснительная записка о тестиро-
		семестра	вании. Техническая документация
			и руководство пользователя

Выбор предметной области для проведения исследования осуществляется по вариантам. Расчет варианта производится по общим правилам с использованием следующей формулы:

V = (N*K) div 100,

где V — искомый номер варианта,

N — общее количество вариантов, div — целочисленное деление,

при V= 0 выбирается максимальный вариант,

K — значение 2-х последних цифр пароля.

Перечень вариантов представлен в параграфе 9.3 указаний.

9.1 ᇉ‡МЛfl ‰Оfl ФВр‚У„У ТВПВЪр‡

В процессе работы первого семестра студенты, для выбранного задания, выполняют:

1.Знакомство с методологическими аспектами подготовки и проведению научных исследований (см. Главы 1 и 2).

2.Изучение нормативной документации в области разработки ПО (см. Приложения 2 и 5).

3.Изучение литературных источников, анализ и написание обзора (использовать Интернет).

4.Составление объектной декомпозиции (см. Главы 8 и 9).

189

5.Написание технического задания согласно ГОСТу (см. Главу 7 и Приложение 3).

6.Разработку классов приложения и их взаимодействие (см. Главу 6).

7.Разработку UML-диаграммы классов (см. Главу 6).

8.Написание пояснительной записки (отчета), презентации по проделанной работе и план-проспекта к докладу (см. Главы 3 и 4).

Разрабатываемая в рамках учебно-исследовательской работы программа (проект), решающая заданную задачу, должна использовать технологию объектно-ориентированного программирования. К проекту необходимо оформить программную документацию согласно регламентной документации в виде технического задания — формулировки решаемой задачи, требований к программе, языка программирования и др. В рамках этой программы следует спроектировать структуру классов и взаимодействие на языке UML.

Примерное содержание пояснительной записки по проекту:

Титульная страница Содержание Реферат Введение

1. Теоретическая часть

1.1Обзор предметной области рассматриваемой задачи

1.2Описание задачи, как объекта исследования

1.3Выбор методологии разработки программного обеспече-

ния

1.4 Составление объектной декомпозиции (структуры ПО)

2. Техническое задание на разработку ПО

2.1 Нормативная документация разработки программного обеспечения

2.2 Выбор основных элементов реализации ПО

2.3 Техническое задание

3. Практическая часть

3.1Объектно-ориентированная технология разработки ПО

3.2Анализ требований на UML

3.3Интерфейс ПО. Классы интерфейса на UML

190

3.4Классы обработки данных на UML

3.5Классы управления задачами на UML Список использованных источников Приложения

Теоретические основы

Наибольшее распространение среди методов анализа ПО получил метод учитывающий:

1)информационную модель системы — объектную декомпозицию;

2)модель состояний объектов в информационной модели системы, определяемую набором правил поведения, предписаний

изаконов;

3)модель процессов, которая отображает процессы и действия, совершающиеся в системе и обеспечивающие прохождение моделей состояний через жизненные циклы — получение, порождение и уничтожение событий в системе.

Согласно этого методу ПО анализируется в три этапа: информационное моделирование, моделирование состояний, моделирование процессов. В результате их выполнения создается система в виде совокупности этих моделей. Информационная модель отображает ПО как мир объектов с характеристиками и атрибутами.

При переходе от этого этапа к этапу моделирования состояний для объектов информационной модели определяются связи объектов и их поведение. Создается модель состояний, которая отображает динамику состояния объектов системы и их поведение. На третьем этапе определяются действия и процессы, которые порождают события. Действия имеют функциональную природу. Цель моделирования процессов состоит в том, чтобы расчленить процессы на действия, которые вместе взятые определяют функциональное содержание системы. Рассмотрим модели метода подробнее.

Под информационной моделью понимается совокупность объектов (сущностей) ПО, их характеристик (атрибутов) и связей между ними. Она создается по принципу реляционной модели данных, т. е. представления данных в виде отношений между ними.