ГОСТ 19.701–90. Основные правила выполнения схем.

4.1. Правила применения символов

4.1.1. Символ предназначен для графической идентификации функции, которую он отображает, независимо от текста внутри этого символа.

4.1.2. Символы в схеме должны быть расположены равномерно. Следует придерживаться разумной длины соединений и минимального числа длинных линий.

4.1.3. Большинство символов задумано так, чтобы дать возможность включения текста внутри символа. Формы символов, установленные настоящим стандартом, должны служить руководством для фактически используемых символов. Не должны изменяться углы и другие параметры, влияющие на соответствующую форму символов. Символы должны быть, по возможности, одного размера.

Символы могут быть вычерчены в любой ориентации, но, по возможности, предпочтительной является горизонтальная ориентация. Зеркальное изображение формы символа обозначает одну и ту же функцию, но не является предпочтительным.

4.1.4. Минимальное количество текста, необходимого для понимания функции данного символа, следует помещать внутри данного символа. Текст для чтения должен записываться слева направо и сверху вниз независимо от направления потока.

Если объем текста, помещаемого внутри символа, превышает его размеры, следует использовать символ комментария.

Если использование символов комментария может запутать или разрушить ход схемы, текст следует помещать на отдельном листе и давать перекрестную ссылку на символ.

4.1.5. В схемах может использоваться идентификатор символов. Это связанный с данным символом идентификатор, который определяет символ для использования в справочных целях в других элементах документации (например, в листинге программы). Идентификатор символа должен располагаться слева над символом.

4.1.6. В схемах может использоваться описание символов-любая другая информация, например, для отображения специального применения символа с перекрестной ссылкой, или для улучшения понимания функции как части схемы. Описание символа должно быть расположено справа над символом.

4.1.7. В схемах работы системы символы, отображающие носители данных, во многих случаях представляют способы ввода-вывода. Для использования в качестве ссылки на документацию текст на схеме для символов, отображающих способы вывода, должен размещаться справа над символом, а текст для символов, отображающих способы ввода-справа под символом.

4.1.8. В схемах может использоваться подробное представление, которое обозначается с помощью символа с полосой для процесса или данных. Символ с полосой указывает, что в этом же комплекте документации в другом месте имеется более подробное представление.

Символ с полосой представляет собой любой символ, внутри которого в верхней части проведена горизонтальная линия. Между этой линией и верхней линией символа помещен идентификатор, указывающий на подробное представление данного символа.

В качестве первого и последнего символа подробного представления должен быть использован символ указателя конца. Первый символ указателя конца должен содержать ссылку, которая имеется также в символе с полосой.

4.2. Правила выполнения соединений

4.2.1. Потоки данных или потоки управления в схемах показываются линиями. Направление потока слева направо и сверху вниз считается стандартным.

В случаях, когда необходимо внести большую ясность в схему (например, при соединениях), на линиях используются стрелки. Если поток имеет направление, отличное от стандартного, стрелки должны указывать это направление.

4.2.2. В схемах следует избегать пересечения линий. Пересекающиеся линии не имеют логической связи между собой, поэтому изменения направления в точках пересечения не допускаются.

4.2.3. Две или более входящие линии могут объединяться в одну исходящую линию. Если две или более линии объединяются в одну линию, место объединения должно быть смещено.

4.2.4. Линии в схемах должны подходить к символу либо слева, либо сверху, а исходить либо справа, либо снизу. Линии должны быть направлены к центру символа.

4.2.5. При необходимости линии в схемах следует разрывать для избежания излишних пересечений или слишком длинных линий, а также, если схема состоит из нескольких страниц. Соединитель в начале разрыва называется внешним соединителем, а соединитель в конце разрыва-внутренним соединителем.

4.2.6. Ссылки к страницам могут быть приведены совместно с символом комментария для их соединителей.

4.3. Специальные условные обозначения

4.3.1. Несколько выходов

4.3.1.1. Несколько выходов из символа следует показывать:

1) несколькими линиями от данного символа к другим символам;

2) одной линией от данного символа, которая затем разветвляется в соответствующее число линий.

4.3.1.2. Каждый выход из символа должен сопровождаться соответствующими значениями условий, чтобы показать логический путь, который он представляет, с тем, чтобы эти условия и соответствующие ссылки были идентифицированы.

4.3.2. Повторяющееся представление

4.3.2.1. Вместо одного символа с соответствующим текстом могут быть использованы несколько символов с перекрытием изображения, каждый из которых содержит описательный текст (использование или формирование нескольких носителей данных или файлов, производство множества копий печатных отчетов или форматов перфокарт).

4.3.2.2. Когда несколько символов представляют упорядоченное множество, это упорядочение должно располагаться от переднего (первого) к заднему (последнему).

4.3.2.3. Линии могут входить или исходить из любой точки перекрытых символов, однако требования п. 4.2.4 должны соблюдаться. Приоритет или последовательный порядок нескольких символов не изменяется посредством точки, в которой линия входит или из которой исходит.

ГОСТ 19.701–90. Символы, используемые в схемах алгоритмов и программ.

3. ОПИСАНИЕ СИМВОЛОВ

3.1. Символы данных

3.1.1. Основные символы данных

3.1.1.1. Данные

Символ отображает данные, носитель данных не определен.

3.1.1.2. Запоминаемые данные

Символ отображает хранимые данные в виде, пригодном для обработки, носитель данных не определен.

3.1.2. Специфические символы данных

3.1.2.1. Оперативное запоминающее устройство

Символ отображает данные, хранящиеся в оперативном запоминающем устройстве.

3.1.2.2. Запоминающее устройство с последовательным доступом

Символ отображает данные, хранящиеся в запоминающем устройстве с последовательным доступом (магнитная лента, кассета с магнитной лентой, магнитофонная кассета).

3.1.2.3. Запоминающее устройство с прямым доступом

Символ отображает данные, хранящиеся в запоминающем устройстве с прямым доступом (магнитный диск, магнитный барабан, гибкий магнитный диск).

3.1.2.4. Документ

Символ отображает данные, представленные на носителе в удобочитаемой форме (машинограмма, документ для оптического или магнитного считывания, микрофильм, рулон ленты с итоговыми данными, бланки ввода данных).

3.1.2.5. Ручной ввод

Символ отображает данные, вводимые вручную во время обработки с устройств любого типа (клавиатура, переключатели, кнопки, световое перо, полоски со штриховым кодом).

3.1.2.6. Карта

Символ отображает данные, представленные на носителе в виде карты (перфокарты, магнитные карты, карты со считываемыми метками, карты с отрывным ярлыком, карты со сканируемыми метками).

3.1.2.7. Бумажная лента

Символ отображает данные, представленные на носителе в виде бумажной ленты.

3.1.2.8. Дисплей

Символ отображает данные, представленные в человекочитаемой форме на носителе в виде отображающего устройства (экран для визуального наблюдения, индикаторы ввода информации).

3.2. Символы процесса

3.2.1. Основные символы процесса

3.2.1.1. Процесс

Символ отображает функцию обработки данных любого вида (выполнение определенной операции или группы операций, приводящее к изменению значения, формы или размещения информации или к определению, по которому из нескольких направлений потока следует двигаться).

3.2.2.Специфические символы процесса

3.2.2.1. Предопределенный процесс

Символ отображает предопределенный процесс, состоящий из одной или нескольких операций или шагов программы, которые определены в другом месте (в подпрограмме, модуле).

3.2.2.2. Ручная операция

Символ отображает любой процесс, выполняемый человеком.

3.2.2.3. Подготовка

Символ отображает модификацию команды или группы команд с целью воздействия на некоторую последующую функцию (установка переключателя, модификация индексного регистра или инициализация программы).

3.2.2.4. Решение

Символ отображает решение или функцию переключательного типа, имеющую один вход и ряд альтернативных выходов, один и только один из которых может быть активизирован после вычисления условий, определенных внутри этого символа. Соответствующие результаты вычисления могут быть записаны по соседству с линиями, отображающими эти пути.

3.2.2.5. Параллельные действия

Символ отображает синхронизацию двух или более параллельных операций.

3.2.2.6. Граница цикла

Символ, состоящий из двух частей, отображает начало и конец цикла. Обе части символа имеют один и тот же идентификатор. Условия для инициализации, приращения, завершения и т.д. помещаются внутри символа в начале или в конце в зависимости от расположения операции, проверяющей условие.

Пример.

3.3. Символы линий

3.3.1. Основной символ линий

3.3.1.1. Линия

Символ отображает поток данных или управления.

При необходимости или для повышения удобочитаемости могут быть добавлены стрелки-указатели.

3.3.2. Специфические символы линий

3.3.2.1. Передача управления

Символ отображает непосредственную передачу управления от одного процесса к другому, иногда с возможностью прямого возвращения к инициирующему процессу после того, как инициированный процесс завершит свои функции. Тип передачи управления должен быть назван внутри символа (например, запрос, вызов, событие).

3.3.2.2. Канал связи

Символ отображает передачу данных по каналу связи.

3.3.2.3. Пунктирная линия

Символ отображает альтернативную связь между двумя или более символами. Кроме того, символ используют для обведения аннотированного участка.

3.4. Специальные символы

3.4.1. Соединитель

Символ отображает выход в часть схемы и вход из другой части этой схемы и используется для обрыва линии и продолжения ее в другом месте. Соответствующие символы-соединители должны содержать одно и то же уникальное обозначение.

3.4.2. Терминатор

Символ отображает выход во внешнюю среду и вход из внешней среды (начало или конец схемы программы, внешнее использование и источник или пункт назначения данных).

3.4.3. Комментарий

Символ используют для добавления описательных комментариев или пояснительных записей в целях объяснения или примечаний. Пунктирные линии в символе комментария связаны с соответствующим символом или могут обводить группу символов. Текст комментариев или примечаний должен быть помещен около ограничивающей фигуры.

3.4.4. Пропуск

Символ (три точки) используют в схемах для отображения пропуска символа или группы символов, в которых не определены ни тип, ни число символов. Символ используют только в символах линии или между ними. Он применяется главным образом в схемах, изображающих общие решения с неизвестным числом повторений.

ГОСТ 19.701–90. Организация циклов с помощью символов «Подготовка» и «Граница цикла».

. Подготовка

Символ отображает модификацию команды или группы команд с целью воздействия на некоторую последующую функцию (установка переключателя, модификация индексного регистра или инициализация программы).

Граница цикла

Символ, состоящий из двух частей, отображает начало и конец цикла. Обе части символа имеют один и тот же идентификатор. Условия для инициализации, приращения, завершения и т.д. помещаются внутри символа в начале или в конце в зависимости от расположения операции, проверяющей условие.

Пример.

ГОСТ 19.701–90. Использование в схемах подробного представления (пункт 4.1.8).

4.1.8. В схемах может использоваться подробное представление, которое обозначается с помощью символа с полосой для процесса или данных. Символ с полосой указывает, что в этом же комплекте документации в другом месте имеется более подробное представление.

Символ с полосой представляет собой любой символ, внутри которого в верхней части проведена горизонтальная линия. Между этой линией и верхней линией символа помещен идентификатор, указывающий на подробное представление данного символа.

В качестве первого и последнего символа подробного представления должен быть использован символ указателя конца. Первый символ указателя конца должен содержать ссылку, которая имеется также в символе с полосой.

Символ с полосой

Подробное представление

Однонаправленные списки. Двунаправленные списки. Кольцевые списки.

свя́зный спи́сок — структура данных, состоящая из узлов, каждый из которых содержит как собственно данные, так и одну или две ссылки («связки») на следующий и/или предыдущий узел списка

Односвязный список (Однонаправленный связный список)

Здесь ссылка в каждом узле указывает на следующий узел в списке. В односвязном списке можно передвигаться только в сторону конца списка. Узнать адрес предыдущего элемента, опираясь на содержимое текущего узла, невозможно.

Двусвязный список (Двунаправленный связный список)

Здесь ссылки в каждом узле указывают на предыдущий и на последующий узел в списке. По двусвязному списку можно передвигаться в любом направлении — как к началу, так и к концу. В этом списке проще производить удаление и перестановку элементов, так как всегда известны адреса тех элементов списка, указатели которых направлены на изменяемый элемент.

Кольцевой связный список

Разновидностью связных списков является кольцевой (циклический, замкнутый) список. Он тоже может быть односвязным или двусвязным. Последний элемент кольцевого списка содержит указатель на первый, а первый (в случае двусвязного списка) — на последний.

Реализация такой структуры происходит на базе линейного списка. В каждом кольцевом списке есть указатель на первый элемент. В этом списке константы NULL не существует.

Так же существуют циклические списки с выделенным головным элементом, облегчающие полный проход через список.

Направления в программировании. Классификация языков программирования.

Существуют разные уровни языков программирования, которые делятся на низкие, высокие и сверхвысокие. Первое направление предполагает введение человеком определенной последовательности цифр, которая имеет вид единиц и ноликов. Существует высокая вероятность ошибки. Для работы в данном направлении требуется высококвалифицированный специалист. Ко второму направлению принято относить языки Бейсик и Фортран, Алгол и Паскаль и много прочих. Описание инструкции в данном виде намного проще и с легкостью воспринимается человеком. Представителем сверхвысокого уровня считается APL. Ошибка при использование данного варианта полностью исключается, а размер программы сокращается до минимума. Развитие языков программирования происходило в описанном порядке. На данном этапе наиболее востребованные языки высокого уровня.

Машино-ориентированные. Эти языки находятся в прямой зависимости от особенности каждой отдельной ЭВМ. Данное направление позволяет создавать программы высокого качества с использованием аппаратных ресурсов. Существует вероятность предсказать объективный код. К минусом относится низкая скорость создания программ и большие усилия при работе. Не стоит забывать и о том, что программа, созданная для одной ЭВМ категорически не подходит для всех остальных.

Классификация языков программирования предполагает наличие символического кодирования. Данное направление относится к числу командных. Цифры тут замещаются идентификаторами, что предоставляет облегчение в процессе запоминания содержания знаков во время набора. Вероятность ошибок спускается до нуля.

Автокоды также неотъемлемый элемент без которого классификация языков программирования будет неполной. Направление имеет сходство с символическим кодированием, однако использует значительно больший спектр макрокоманд. Им свойственно наличие повторяющихся элементов в разных частях программы.

Машино–независимые. Они описывают путь выполнения задач, который в дальнейшем поддается обработке. Один из вариантов, который доступен достаточно широкому кругу пользователей.

Проблемно–ориентированные. Их возникновение связано с расширением спектров заданий, которые стоит выполнить. Данное направление предоставляет множество команд, что позволяет четко и ясно сформировать требуемый алгоритм.

Классификация языков программирования предусматривает такой элемент как универсальные языки. Они разработаны для выполнения задач коммерческого, научного и прочих планов. Также они созданы для помощи в моделировании.

Важным видом считаются диалоговые языки. Они необходимы для создания связи между человеком и машиной. Помимо направления в решении, язык содержит множество лазеек и стереотипов. Изменения и добавления в программах теперь проводятся довольно просто и быстро, путем добавления или изымания отдельных элементов. Ярким представителем направления выступает Бейсик.

Компиляция программ. Определение транслятора, интерпретатора.

Компиля́тор — программа или техническое средство, выполняющее компиляцию.

Компиляция — трансляция программы, составленной на исходном языке высокого уровня, в эквивалентную программу на низкоуровневом языке, близком машинному коду (абсолютный код, объектный модуль, иногда на язык ассемблера).Входной информацией для компилятора (исходный код) является описание алгоритма или программа на проблемно-ориентированном языке, а на выходе компилятора — эквивалентное описание алгоритма на машинно-ориентированном языке (объектный код).

Транслятор — обслуживающая программа, преобразующая исходную программу, предоставленную на входном языке программирования, в рабочую программу, представленную на объектном языке. Приведенное определение относится ко всем разновидностям транслирующих программ. Однако у каждой из таких программ могут иметься свои особенности по организации процесса трансляции. В настоящее время трансляторы разделяются на три основные группы: ассемблеры, компиляторы и интерпретаторы.

Интерпретатор - программа или устройст+во, осуществляющее пооператорную трансляцию и выполнение исходной программы. В отличие от компилятора, интерпретатор не порождает на выходе программу на машинном языке. Распознав команду исходного языка, он тут же выполняет ее. Как в компиляторах, так и в интерпретаторах используются одинаковые методы анализа исходного текста программы. Но интерпретатор позволяет начать обработку данных после написания даже одной команды. Это делает процесс разработки и отладки программ более гибким. Кроме того, отсутствие выходного машинного кода позволяет не «захламлять» внешние устройства дополнительными файлами, а сам интерпретатор можно достаточно легко адаптировать к любым машинным архитектурам, разработав его только один раз на широко распространенном языке программирования. Поэтому, интерпретируемые языки, типа Java Script, VB Script, получили широкое распространение. Недостатком интерпретаторов является низкая скорость выполнения программ. Обычно интерпретируемые программы выполняются в 50-100 раз медленнее программ, написанных в машинных кодах.

Восходящее программирование. Нисходящий метод проектирования программ.

Нисходящее программирование – систематический метод проектирования, кодирования и тестирования программ в виде последовательности шагов. Метод основан на идее пошаговой детализации и позволяет создать иерархически организованную модульную программу.

В случае нисходящего программирования разработка программ начинается после создания общей логической структуры программы, затем проектируется, кодируется и тестируется один модуль, потом другой и т.д., пока все модули не будут завершены. Программа растет постепенно по мере подключения к ней новых модулей. Модули следующего уровня рассматриваются как фиктивные и заменяются так называемыми «заглушками» – пустыми модулями, содержащими только точки входа и выхода. В дальнейшем они заменяются реальными модулями.

Метод восходящего программирования использует противоположную стратегию.

Программа образуется путем объединения простых программных компонент для создания компонент более высокого уровня.

Первый шаг разработки – создание общей структурной схемы программы, включая функциональные компоненты и структуры данных. После этого используется пошаговый процесс разработки и объединения компонент, начиная с компонент самого нижнего уровня. Более эффективным является комбинированный подход. Восходящий подход позволяет работать параллельно над разными модулями программы, а нисходящий упрощает интегрирование модулей в единую программу.

Жизненный цикл программы.

Опр: Программный продукт – программа + пользовательская документация. ПП можно эксплуатировать без участия его автора.

Этапы ЖЦ:

• Проектирование

• Реализация

• Сборка, тестирование, испытание

• Внедрение (выпуск)

• Сопровождение

• Анализ

Различают 2 случая производства ПП:

1) ПП делается для конкретного заказчика. В этом случае нужно прикладную задачу преврашать в программистскую. Нужно понять как функционирует та среда, которую нужно автоматизировать (анализ бизнес-процессов). В результате появляется документация-спецификация требования, где указаны какие именно задачи д.б. решены и при каких условиях. Эту работу выполняет системный аналитик (аналитик бизнес-процессов).

2) ПП разрабатывается для рынка. Нужно проводить маркетинговые исследования и найти какого продукта на рынке нет. Это связано с большим риском. Цель – разработка спецификации требований.

Проектирование

Цель – определение общей структуры (архитектуры) ПП. Результат – спецификация ПП. Эту работу выполняет системный программист.

Реализация

Написание программного кода. Реализация включает и разработку, и тестирование, и документацию.

Сборка, тестирование, испытние

Сборка всего, что сделано разными программистами. Тестирование всего программного комплекса. Отладка – поиск и устранение причин ошибок. Испытание – уточнение технических характеристик. В результате – гарантия работоспособносит программы.

Внедрение (выпуск)

Внедрение – когда работают на одного заказчика. Включает постановку программы у заказчика, обучение заказчика, консультации, устранение ошибок и явных недостатков. Должно произойти отчуждение ПП – пользователь может работать с ПП без участия автора.

Выпуск – когда ПП разрабатывается на рынок. Начинается с этапа бета-тестирования. Соотв. версия – бета-версияю. Альфа-тестирование – тестирование людьми из той же организации, не участвовавших в разработке программ. Бета-тестирование – изготовление нескольких экземпляров ПП и отправка потенциальным заказчикам. Цель – еще раз проверить разработку ПП.

Если на рынок выпускается принципиально новый ПП, то возможно несколько бета-тестирований. После бета-тестирование – выпуск коммерческой версии.

Сопровождение

Устранение замеченных в ходе эксплуатации ошибок. Внесение непринципиальных усовершенствований. Накопление предложений для разработки следующей версии.

Основы доказательства правильности программ.

Существуют формальные методы доказательства. Они базируются на использовании логики для демонстрации корректности програмного модуля.

В формальных методах текст программы рассматривается как некоторая

математическая модель всех его спецификаций (свойств, характеристик).

Показывается, что данная модель удовлетворяет заданным спецификациям

(полнота спецификаций доказывается отдельно).

Доказательство правильности состоит из двух частей

1) показывается, что выполнение модуля обязательно завершится,

2) затем доказывается с помощью определенных утверждений, связанных с

входными переменными модуля, истинность других утверждений в момент

завершения работы модуля .

Для этого могут использоваться формальные методы доказательства

или неформальная аргументация. Проведение формальных доказательств

достаточно утомительно, требуется введение формальных утверждений.

Неформальная аргументация более удобна для убеждения людей в кор-

ректности программы (в частности она заключается в демонстрации выпол-

нения программы для тестовых примеров, с остановками в контрольных

точках). Но она может допускать ошибки.

Компромиссным решением между формальным и неформальным методами

можно считать тестирование с доказательством полноты тестовых наборов

в тесте. Если подобран набор тестов, способный с большой вероятностью

обнаружить все

Надёжность, безотказность и восстанавливаемость ПО.

Надежность программного обеспечения определяется качеством отладки программ, т.е. отсутствием в программе ошибок.

Надежность программного обеспечения существенно отличается от надежности аппаратуры. Программы не изнашиваются, поломка программы невозможна. Более того, производственные дефекты ( такие, как ошибка при копировании системы на ленту во время ее переноса) не имеют значения, поскольку они относительно редки и быстро обнаруживаются. В условиях, когда ошибки исправляются тотчас же, как только они обнаруживаются ( причем они никогда не появляются повторно)

Важной характеристикой надежности программного обеспечения является его восстанавливаемость, которая определяется затратами времени и труда на устранение отказа из-за проявившейся ошибки в программе и его последствий. Восстановление после отказа в программе может заключаться в корректировке и восстановлении текста программы, исправлении данных, внесении изменений в организацию вычислительного процесса, что часто оказывается необходимым при работе ЭВМ в реальном масштабе времени. Восстанавливаемость программного обеспечения может быть оценена средней продолжительностью устранения ошибки в программе и восстановления ее работоспособности.

Таким образом, надежность программного обеспечения является функцией воздействия ошибок на пользователя системы; она не обязательно прямо связана с оценкой изнутри программного обеспечения. Даже крупный просчет в проектировании может оказаться не слишком заметным для пользователя. С другой стороны, как будто бы тривиальная ошибка может иметь катастрофические последствия.

Критерии качества программ.

• Корректность – очевидно, что программа должна работать правильно, иначе нет смысла ее писать.

• Надежность – программа не должна «зависать» или «зацикливаться» при любых исходных данных.

• Эффективность – программа должна использовать, по возможности, минимальное количество ресурсов

• Эргономичность – удобство для пользователя.

• Читабельность – удобство для программиста. К сожалению, по прошествии времени, программа забывается, и давно написанную Вами программу невозможно прочитать как книгу, Вы должны заново принимать все когда-то принятые решения. Поэтому нет смысла создавать себе дополнительные трудности в виде плохо структурированного и плохо читаемого текста. Для решения этой проблемы существует ряд принципов написания текста программы.

Этапы подготовки и выполнения программ. Отладка программы.

• Постановка задачи

На данном этапе формулируется цель решения задачи и подробно описывается ее содержание.

• Математическое описание задачи

Настоящий этап характеризуется математической формализацией задачи, при которой существующие соотношения между величинами, определяющими результат, выражаются посредством математических формул.

Математическая модель должна удовлетворять по крайней мере двум требованиям: реалистичности и реализуемости.

Под реалистичностью понимается правильное отражение моделью наиболее существенных черт исследуемого явления.

Реализуемость достигается разумной абстракцией, отвлечением от второстепенных деталей, чтобы свести задачу к проблеме с известным решением. Условием реализуемости является возможность практического выполнения необходимых вычислений за отведенное время при доступных затратах требуемых ресурсов.

• Выбор и обоснование метода

Модель решения задачи с учетом ее особенностей должна быть доведена до решения при помощи конкретных методов решения. Само по себе математическое описание задачи в большинстве случаев трудно перевести на язык машины. Выбор и использование метода решения задачи позволяет привести решение задачи к конкретным машинным операциям. При обосновании выбора метода необходимо учитывать различные факторы и условия, в том числе точность вычислений, время решения задачи на ЭВМ, требуемый объем памяти и другие.

Одну и ту же задачу можно решить различными методами, при этом в рамках каждого метода можно составить различные алгоритмы.

• Алгоритмизация вычислительного процесса

На данном этапе составляется алгоритм решения задачи согласно действиям, задаваемым выбранным методом решения. Процесс обработки данных разбивается на отдельные относительно самостоятельные блоки, и устанавливается последовательность выполнения блоков. Разрабатывается блок-схема алгоритма.

• Составление программы

При составлении программы алгоритм решения задачи переводится на конкретный язык программирования.

• Отладка программы

Отладка заключается в поиске и устранении синтаксических и логических ошибок в программе.

• Решение задачи на ЭВМ и анализ результатов

После отладки программы ее можно использовать для решения прикладной задачи. При этом обычно выполняется многократное решение задачи на ЭВМ для различных наборов исходных данных. Получаемые результаты интерпретируются и анализируются специалистом или пользователем, поставившим задачу.

Тестирование ПО.

Тести́рование програ́ммного обеспе́чения — процесс исследования программного обеспечения (ПО) с целью получения информации о качестве продукта.

Существующие на сегодняшний день методы тестирования ПО не позволяют однозначно и полностью выявить все дефекты и установить корректность функционирования анализируемой программы, поэтому все существующие методы тестирования действуют в рамках формального процесса проверки исследуемого или разрабатываемого ПО.

Такой процесс формальной проверки, или верификации, может доказать, что дефекты отсутствуют с точки зрения используемого метода. (То есть нет никакой возможности точно установить или гарантировать отсутствие дефектов в программном продукте с учётом человеческого фактора, присутствующего на всех этапах жизненного цикла ПО).

Существует множество подходов к решению задачи тестирования и верификации ПО, но эффективное тестирование сложных программных продуктов — это процесс в высшей степени творческий, не сводящийся к следованию строгим и чётким процедурам или созданию таковых.

С точки зрения ISO 9126, Качество (программных средств) можно определить как совокупную характеристику исследуемого ПО с учётом следующих составляющих:

Надёжность

• Сопровождаемость

• Практичность

• Эффективность

• Мобильность

• Функциональность

Уровни тестирования

• Модульное тестирование (юнит-тестирование) — тестируется минимально возможный для тестирования компонент, например, отдельный класс или функция. Часто модульное тестирование осуществляется разработчиками ПО.

• Интеграционное тестирование — тестируются интерфейсы между компонентами, подсистемами. При наличии резерва времени на данной стадии тестирование ведётся итерационно, с постепенным подключением последующих подсистем.

• Системное тестирование — тестируется интегрированная система на её соответствие требованиям.

• Альфа-тестирование — имитация реальной работы с системой штатными разработчиками, либо реальная работа с системой потенциальными пользователями/заказчиком. Чаще всего альфа-тестирование проводится на ранней стадии разработки продукта, но в некоторых случаях может применяться для законченного продукта в качестве внутреннего приёмочного тестирования. Иногда альфа-тестирование выполняется под отладчиком или с использованием окружения, которое помогает быстро выявлять найденные ошибки. Обнаруженные ошибки могут быть переданы тестировщикам для дополнительного исследования в окружении, подобном тому, в котором будет использоваться ПО.

• Бета-тестирование — в некоторых случаях выполняется распространение версии с ограничениями (по функциональности или времени работы) для некоторой группы лиц, с тем чтобы убедиться, что продукт содержит достаточно мало ошибок. Иногда бета-тестирование выполняется для того, чтобы получить обратную связь о продукте от его будущих пользователей.

Часто для свободного/открытого ПО стадия альфа-тестирования характеризует функциональное наполнение кода, а бета-тестирования — стадию исправления ошибок. При этом как правило на каждом этапе разработки промежуточные результаты работы доступны конечным пользователям.

Основные принципы объектно-ориентированного программирования.

Объе́ктно-ориенти́рованное, или объектное, программи́рование (в дальнейшем ООП) — парадигма программирования, в которой основными концепциями являются понятия объектов и классов. В случае языков с прототипированием вместо классов используются объекты-прототипы.

Основные понятия

• Абстрагирование — это способ выделить набор значимых характеристик объекта, исключая из рассмотрения незначимые. Соответственно, абстракция — это набор всех таких характеристик.

• Инкапсуляция — это свойство системы, позволяющее объединить данные и методы, работающие с ними, в классе и скрыть детали реализации от пользователя.

• Наследование — это свойство системы, позволяющее описать новый класс на основе уже существующего с частично или полностью заимствующейся функциональностью. Класс, от которого производится наследование, называется базовым, родительским или суперклассом. Новый класс — потомком, наследником или производным классом.

• Полиморфизм — это свойство системы использовать объекты с одинаковым интерфейсом без информации о типе и внутренней структуре объекта.

• Класс является описываемой на языке терминологии (пространства имён) исходного кода моделью ещё не существующей сущности (объекта). Фактически он описывает устройство объекта, являясь своего рода чертежом. Говорят, что объект — это экземпляр класса. При этом в некоторых исполняющих системах класс также может представляться некоторым объектом при выполнении программы посредством динамической идентификации типа данных. Обычно классы разрабатывают таким образом, чтобы их объекты соответствовали объектам предметной области.

• Объект

Сущность в адресном пространстве вычислительной системы, появляющаяся при создании экземпляра класса или копирования прототипа (например, после запуска результатов компиляции и связывания исходного кода на выполнение).

• Прототип — это объект-образец, по образу и подобию которого создаются другие объекты. Объекты-копии могут сохранять связь с родительским объектом, автоматически наследуя изменения в прототипе; эта особенность определяется в рамках конкретного языка.

Объектно-ориентированное программирование основано на «трех китах» - трех важнейших принципах, придающих объектам новые свойства. Этими принципами являются инкапсуляция, наследование и полиморфизм.

Инкапсуляция

Инкапсуляция есть объединение в единое целое данных и алгоритмов обработки этих данных. В рамках ООП данные называются полями объекта, а алгоритмы - объектными методами.

Инкапсуляция позволяет в максимальной степени изолировать объект от внешнего окружения. Она существенно повышает надежность разрабатываемых программ, т.к. локализованные в объекте алгоритмы обмениваются с программой сравнительно небольшими объемами данных, причем количество и тип этих данных обычно тщательно контролируются. В результате замена или модификация алгоритмов и данных, инкапсулированных в объект, как правило, не влечет за собой плохо прослеживаемых последствий для программы в целом (в целях повышения защищенности программ в ООП почти не используются глобальные переменные).

Другим немаловажным следствием инкапсуляции является легкость обмена объектами, переноса их из одной программы в другую.

Наследование

Наследование есть свойство объектов порождать своих потомков. Объект-потомок автоматически наследует от родителя все поля и методы, может дополнять объекты новыми полями и заменять (перекрывать) методы родителя или дополнять их.

Принцип наследования решает проблему модификации свойств объекта и придает ООП в целом исключительную гибкость. При работе с объектами программист обычно подбирает объект, наиболее близкий по своим свойствам для решения конкретной задачи, и создает одного или нескольких потомков от него, которые «умеют» делать то, что не реализовано в родителе.

Последовательное проведение в жизнь принципа «наследуй и изменяй» хорошо согласуется с поэтапным подходом к разработке крупных программных проектов и во многом стимулирует такой подход.

Полиморфизм

Полиморфизм - это свойство родственных объектов (т.е. объектов, имеющих одного общего родителя) решать схожие по смыслу проблемы разными способами. В рамках ООП поведенческие свойства объекта определяются набором входящих в него методов. Изменяя алгоритм того или иного метода в потомках объекта, программист может придавать этим потомкам отсутствующие у родителя специфические свойства. Для изменения метода необходимо перекрыть его в потомке, т.е. объявить в потомке одноименный метод и реализовать в нем нужные действия. В результате в объекте-родителе и объекте-потомке будут действовать два одноименных метода, имеющие разную алгоритмическую основу и, следовательно, придающие объектам разные свойства. Это и называется полиморфизмом объектов.

*************************************************************************************

Объект — это некая отдельная сущность, выделяющаяся среди других сущностей особыми свойствами, поведением, взаимодействием с себе подобными объектами приложения. Объект всегда конкретен и реально существует в форме или в приложении, обладая при этом только ему присущими свойствами и поведением. Признаками объектов, отличающих их друг от друга, являются их свойства и поведение. Объект характеризуется следующими основными понятиями.

Метод — это функция или процедура, которая реализует возможные с объектом действия.

Событие — это средство взаимодействия объектов друг с другом. Объекты генерируют заданные события и выполняют действия в ответ на заданные события. События — это аналог сообщений, которые получают и отправляют объекты.

Состояние — каждый объект всегда находится в определенном состоянии, которое характеризуется набором свойств объекта. Под воздействием событий объект переходит в другие состояния. При этом объект может сам генерировать события о переходе в другое состояние.

Свойство — признак, некоторое отдельное качество (параметр) объекта. Например, свойствами могут быть размеры объекта, заголовок, его наименование. Совокупность свойств объекта определяет его состояние. Как правило, свойства — это набор переменных и констант, в которых хранятся значения, определяющие параметры объекта.

Класс

Объекты, имеющие общие свойства и поведение, объединяются в классы. Таким образом, класс можно определить как некую общность конкретных объектов, как описание объекта — каким он должен быть и что должен делать.

Если объекты существуют в приложениях, то класс — это абстракция, объединяющая объекты в одну группу согласно их свойствам и поведению в среде окружения, в которой они существуют и взаимодействуют. Класс, таким образом, является некоей абстракцией, так как он не существует в работающем приложении.

Например, кнопка в форме со всеми своими конкретными свойствами и действием является объектом класса commandButton.

Свойства класса

Класс является носителем общих для объектов этого класса признаков. Класс характеризуется следующими основополагающими понятиями ООП.

• Наследование. Объект класса обладает всеми свойствами, методами и событиями класса.

• Иерархия. Все классы образуют иерархическую систему и могут быть дочерними по отношению к нескольким вышестоящим классам.

• Инкапсуляция. Скрытие сложного механизма действия объекта.

• Полиморфизм. Объекты разных классов могут использовать одноименные методы, работающие по-разному для разных объектов.

Рекурсия — это такой способ организации вспомогательного алгоритма (подпрограммы), при котором эта подпрограмма (процедура или функция) в ходе выполнения ее операторов обращается сама к себе. Вообще, рекурсивным называется любой объект, который частично определяется через себя.

Событийное программирование.

Событи́йно-ориенти́рованное программи́рование (англ. event-driven programming; в дальнейшем СОП) — парадигма программирования, в которой выполнение программы определяется событиями — действиями пользователя (клавиатура, мышь), сообщениями других программ и потоков, событиями операционной системы (например, поступлением сетевого пакета).

СОП можно также определить как способ построения компьютерной программы, при котором в коде (как правило, в головной функции программы) явным образом выделяется главный цикл приложения, тело которого состоит из двух частей: выборки события и обработки события.

Как правило, в реальных задачах оказывается недопустимым длительное выполнение обработчика события, поскольку при этом программа не может реагировать на другие события. В связи с этим при написании событийно-ориентированных программ часто применяют автоматное программирование.

Сфера применения

Событийно-ориентированное программирование, как правило, применяется в трех случаях:

1. при построении пользовательских интерфейсов (в том числе графических);

2. при создании серверных приложений в случае, если по тем или иным причинам нежелательно порождение обслуживающих процессов;

3. при программировании игр, в которых осуществляется управление множеством объектов.

Понятия класса, объекта. Инкапсуляция.

Объекты могут иметь идентичную структуру и отличаться только значениями свойств. В таких случаях в программе создается новый тип, основанный на единой структуре объекта. Он называется классом, а каждый конкретный объект, имеющий структуру этого класса, называется экземпляром класса.

Объектно-ориентированный подход использует следующие базовые понятия:

– объект – совокупность свойств (параметров) определенных сущностей и методов их обработки (программных средств) (объект содержит инструкции (программный код), определяющий действия, которые может выполнять объект, и обрабатываемые данные);

– свойство объекта – характеристика объекта, его параметр;

– метод обработки – программа действий над объектом или его свойствами;

– событие – изменение состояния объекта;

– класс объектов – совокупность объектов, характеризующихся общностью применяемых методов обработки или свойств.

Объектно-ориентированный подход основан на трёх основополагающих концепциях:

– инкапсуляция;

– полиморфизм;

– наследование.

Инкапсуляция – это механизм, который объединяет данные и код, манипулирующий этими данными, а также защищает и то, и другое от внешнего вмешательства или неправильного использования.

Наследование. Абстрактные классы.

Наследование есть свойство объектов порождать своих потомков. Объект-потомок автоматически наследует от родителя все поля и методы, может дополнять объекты новыми полями и заменять (перекрывать) методы родителя или дополнять их.

Принцип наследования решает проблему модификации свойств объекта и придает ООП в целом исключительную гибкость. При работе с объектами программист обычно подбирает объект, наиболее близкий по своим свойствам для решения конкретной задачи, и создает одного или нескольких потомков от него, которые «умеют» делать то, что не реализовано в родителе.

Последовательное проведение в жизнь принципа «наследуй и изменяй» хорошо согласуется с поэтапным подходом к разработке крупных программных проектов и во многом стимулирует такой подход.

Класс, от которого произошло наследование, называется базовым или родительским (англ. base class). Классы, которые произошли от базового, называются потомками, наследниками или производными классами (англ. derived class).

В некоторых языках используются абстрактные классы. Абстрактный класс — это класс, содержащий хотя бы один абстрактный метод, он описан в программе, имеет поля, методы и не может использоваться для непосредственного создания объекта. То есть от абстрактного класса можно только наследовать. Объекты создаются только на основе производных классов, наследованных от абстрактного. Например, абстрактным классом может быть базовый класс «сотрудник вуза», от которого наследуются классы «аспирант», «профессор» и т. д. Так как производные классы имеют общие поля и функции (например, поле «год рождения»), то эти члены класса могут быть описаны в базовом классе. В программе создаются объекты на основе классов «аспирант», «профессор», но нет смысла создавать объект на основе класса «сотрудник вуза».

Полиморфизм.

Полиморфизм - это свойство родственных объектов (т.е. объектов, имеющих одного общего родителя) решать схожие по смыслу проблемы разными способами. В рамках ООП поведенческие свойства объекта определяются набором входящих в него методов. Изменяя алгоритм того или иного метода в потомках объекта, программист может придавать этим потомкам отсутствующие у родителя специфические свойства. Для изменения метода необходимо перекрыть его в потомке, т.е. объявить в потомке одноименный метод и реализовать в нем нужные действия. В результате в объекте-родителе и объекте-потомке будут действовать два одноименных метода, имеющие разную алгоритмическую основу и, следовательно, придающие объектам разные свойства. Это и называется полиморфизмом объектов.

Соотнесение понятий подпрограмма, процедура, функция и метод класса.

Подпрограмма - это отдельная функционально независимая часть программы. Любая подпрограмма обладает той же структурой, которой обладает и вся программа.

Подпрограммы изначально появились как средство оптимизации программ по объёму занимаемой памяти — они позволили не повторять в программе идентичные блоки кода, а описывать их однократно и вызывать по мере необходимости. К настоящему времени данная функция подпрограмм стала вспомогательной, главное их назначение — структуризация программы с целью удобства её понимания и сопровождения.

В языках программирования высокого уровня используется два типа подпрограмм: процедуры и функции.

Функция — это подпрограмма специального вида, которая, кроме получения параметров, выполнения действий и передачи результатов работы через параметры имеет ещё одну возможность — она может возвращать результат. Вызов функции является, с точки зрения языка программирования, выражением, он может использоваться в других выражениях или в качестве правой части присваивания. Подробнее см. в статье Функция (программирование).

Процедура — это независимая именованная часть программы, которую после однократного описания можно многократно вызвать по имени из последующих частей программы для выполнения определенных действия.

Подпрограммы, входящие в состав классов в объектных языках программирования, обычно называются методами. Этим термином называют любые подпрограммы-члены класса, как функции, так и процедуры; когда требуется уточнение, говорят о методах-процедурах или методах-функциях.

Методы класса. Синтаксис объявления и вызова метода. Аргументы метода и возвращаемое значение.

В C# любой метод является методом какого-либо класса.

using System;

class Man{

public string name;

public int age;

public Man(string n,int a){

name = n;

age = a;

}

public void Show(){

Console.WriteLine("Имя = "+name+"\tВозраст = "+age);

}

}

class Sample

{

static void Main()

{

try{

Man obj = new Man("Fire",56);

obj.Show();

}

catch(Exception er){

Console.WriteLine(er.Message);

}

Console.Read();

}

}

В C# есть два способа передачи параметров методу по значению, и по ссылке. В первом случае внутрь метода попадает не оригинальная переменная. а её копия, которая разрушается при выходе из метода не оказывая влияния на оригинальную переменную. При передаче методу значений обычных типов, таких как int, double и т.д. используется передача по значению. Следовательно, при изменение параметра, никакого влияния на оригинальную переменную не происходит.

Отличия static - методов от обычных:

1. Методы с модификатором static не имеют ссылки this.

2. Метод с модификатором static, может непосредственно( без указания имени объекта ) вызывать только другой статический метод.

3. Метод с модификатором static имеет только прямой доступ к static - данным.

Создание и использование собственных классов.

Класс – это структура, которая группирует объекты, методы и свойства. Класс можно воспринимать как некий шаблон, который описывает сам программист, определяя новые типы объектов, создавая собственные свойства и методы. Класс объявляется с указанием ключевого слова class вне головной программы, а используется внутри нее.

С точки зрения человеческой логики класс призван объединять объекты, для которых существуют общие свойства, то есть те, которые можно сгруппировать. Например, у каждого человека есть свойства «рост», «вес», «цвет глаз» и т.п.

Рассмотрим простейший пример создания класса, объявление свойства и метода в си шарп:

public class Cat //объявляем класс «Кошка»

{

protected int age; //внутренняя переменная "возраст"

public int Age //свойство "Возраст"

{

get { return age; } // получить значение

set //установить значение

{

if (value > 0) age = value;

else age = 0;

}

}

public void View () //метод "Просмотр" (вывод на экран)

{

Console.WriteLine("Возраст кошки [{0}]", Age);

}

public Cat() //конструктор по умолчанию

{

age = 0;

}

public Cat (int a) //определение конструктора

{

if (a>0) age=a;

else age=0;

}

}

А вот так осуществляется использование этого класса:

class Program //начало головной программы

{

static void Main(string[] args)

{

Cat[] kot = { new Cat(2) }; //создаем объект

kot[0].View();//применяем к нему метод View.

}

}

}

Конструктор нужен для задания начальных значений. Имя конструктора должно совпадать с именем класса. Наличие конструктора по умолчанию и основного конструктора положено по синтаксису. Как видно из примера, конструктор по умолчанию не имеет аргументов (пустые скобки), а для основного аргументы задаются обязательно.

В головной программе под выражением Cat[] kot = { new Cat(2) }; скрывается создание объекта с именем kot, принадлежащего классу Сat. В правой части новому объекту задается свойство (в нашем случае одно). Нашей кошке два года.

Важное и полезное свойство классов – это возможность наследования, то есть создания еще одного класса (дочернего) на основе существующего (базового). Тогда объекты дочернего класса, кроме своих собственных, могут использовать свойства и методы базового класса (то есть наследовать их). Объявление дочернего класса «Дикая кошка» для нашего примера будет выглядеть так:

public class WildCat: Сat

{

//конструктор, свойства, методы

}

Небольшое отличие будет в объявлении конструктора - используем слово base:

public WildCat():base() – задание конструктора по умолчанию

public WildCat(string p, int a): base(a) – задание конструктора с аргументами.

Рекурсия.

Рекурсия — вызов функции из неё же самой (обычно с другими значениями входных параметров), непосредственно или через другие функции (например, функция А вызывает функцию B, а функция B — функцию A). Количество вложенных вызовов функции называется глубиной рекурсии. Мощь рекурсивного определения объекта в том, что такое конечное определение способно описывать бесконечно большое число объектов. С помощью рекурсивной программы же возможно описать бесконечное вычисление, причём без явных повторений частей программы.

******************************************************************************

Обычно, в программировании под рекурсией понимают такую реализацию, в которой подпрограмма использует в своем теле вызов самой себя. Такие вызовы называют рекурсивными. Когда функция A в своем теле вызывает только одну рекурсивную функцию (саму себя), то говорят о простой рекурсии. Под косвенной рекурсией понимают явление, когда рекурсивные функции вызывают друг друга (например, функция А вызывает B, а функция B вызывает A).

Представление графов в виде матрицы смежности, матрицы инцидентности или списка рёбер.

Матрица смежности — один из способов представления графа в виде матрицы.

В С#

Матрица смежности графа G с конечным числом вершин n (пронумерованных числами от 1 до n) — это квадратная матрица A размера n, в которой значение элемента aij равно числу рёбер из i-й вершины графа в j-ю вершину.

Иногда, особенно в случае неориентированного графа, петля (ребро из i-й вершины в саму себя) считается за два ребра, то есть значение диагонального элемента aii в этом случае равно удвоенному числу петель вокруг i-й вершины.

Матрица смежности простого графа (не содержащего петель и кратных ребер) является бинарной матрицей и содержит нули на главной диагонали.

private void numericUpDown1_ValueChanged(object sender, EventArgs e)

{

V = (int)numericUpDown1.Value;

dataGridView1.RowCount = V;

dataGridView1.ColumnCount = V;

}

Матрица инцидентности — одна из форм представления графа, в которой указываются связи между инцидентными элементами графа (ребро(дуга) и вершина). Столбцы матрицы соответствуют ребрам, строки — вершинам. Ненулевое значение в ячейке матрицы указывает связь между вершиной и ребром (их инцидентность).

В случае ориентированного графа каждому ребру <x,y> ставится в соответствие "-1" на позиции (x,y) и "1" на позиции (y,x); если связи между вершинами нет, то ставится в соответствие "0".

26 Встроенные типы значений в c#. Преобразование и приведение типов. Статический класс Convert.

Автоматическое преобразование типов

Когда данные одного типа присваиваются переменной другого типа, неявное преобразование типов происходит автоматически при следующих условиях:

оба типа совместимы

диапазон представления чисел целевого типа шире, чем у исходного типа

Если оба эти условия удовлетворяются, то происходит расширяющее преобразование. Например, тип int достаточно крупный, чтобы вмещать в себя все действительные значения типа byte, а кроме того, оба типа, int и byte, являются совместимыми целочисленными типами, и поэтому для них вполне возможно неявное преобразование.

Числовые типы, как целочисленные, так и с плавающей точкой, вполне совместимы друг с другом для выполнения расширяющих преобразований.

Приведение несовместимых типов

Несмотря на всю полезность неявных преобразований типов, они неспособны удовлетворить все потребности в программировании, поскольку допускают лишь расширяющие преобразования совместимых типов. А во всех остальных случаях приходится обращаться к приведению типов. Приведение — это команда компилятору преобразовать результат вычисления выражения в указанный тип. А для этого требуется явное преобразование типов. Ниже приведена общая форма приведения типов:

(целевой_тип) выражение

Здесь целевои_тип обозначает тот тип, в который желательно преобразовать указанное выражение.

Convert - класс

Преобразует значение одного базового типа данных к другому базовому типу данных.

27 Объявление, инициализация и область видимости переменных.

Объявление

ТипДанных Идентификатор

Инициализация

Задать значение переменной можно, в частности, с помощью оператора присваивания. Кроме того, задать начальное значение переменной можно при ее объявлении. Для этого после имени переменной указывается знак равенства (=) и присваиваемое значение. Если две или более переменные одного и того же типа объявляются списком, разделяемым запятыми, то этим переменным можно задать, например, начальное значение.

В С# допускается также динамическая инициализацияпеременных с помощью любого выражения, действительного на момент объявления переменной.

Неявно типизированнаяпеременная объявляется с помощью ключевого слова var и должна быть непременно инициализирована. Для определения типа этой переменной компилятору служит тип ее инициализатора, т.е. значения, которым она инициализируется.

Область видимости переменных

Область видимости, или контекст переменной — это часть кода, в пределах которого доступна данная переменная. В общем случае такая область определяется описанными ниже правилами:

- Поле, также известное как переменная-член класса, находится в области видимости до тех пор, пока в этой области находится содержащий поле класс.

- Локальная переменная находится в области видимости до тех пор, пока закрывающая фигурная скобка не укажет конец блока операторов или метода, в котором она объявлена.

- Локальная переменная, объявленная в операторах цикла for, while или подобных им, видима в пределах тела цикла.