Разработка прикладного программного обеспечения

Процесс разработки программы для решения конкретной задачи разбивается на следующие задачи:

1 Постановка задачи.

2. Выбор метода решения задачи и разработка алгоритма.

3. Программирование.

4. Отладка программы и создание загрузочного (исполняемого) модуля для решения задачи.

5. Анализ результатов.

1. Постановка задачи

При постановке задачи необходимо, прежде всего, определить роль, отведенную ЭВМ, и сделать хотя бы грубую оценку целесообразности ее применения. Кроме того, определяют класс к которому принадлежит задача. Например, задача может заключаться в выработке рекомендаций при принятии человеком окончательного решения (задача принятия решений).Либо задача может заключаться в многократном выполнении сложных математических операций при различных исходных данных(вычислительная задача) и т.п.

Чтобы облегчить дальнейший процесс разработки и отладки программы, при постановке задачи необходимо четко определить дальнейшую судьбу программы, на кого она рассчитана, какие требования, пожелания, ограничения, какие данные могут меняться в процессе решения задачи, какие будут постоянными, какие будут использоваться в качестве справочных. Это позволит избежать внесения изменений в программу и повторной ее отладки. Кроме того, это дает возможность правильно организовать исходные данные и их хранение.

Итак, при постановке задачи необходимо:

- Определить исходные данные, поделить их на два класса: переменные (меняющиеся при повторном решении) и постоянные.

- Задать вид, свойства и ограничения на исходные данные.

- Определить выходные данные и требования к ним (вид, точность и т.п.).

- Определить перечень выполняемых функций.

- Определить требования к разрабатываемой программе (объем памяти, интерфейс, пользователей, ограничения на время выполнения функций ит.п.).

Пример. Рассмотрим следующую задачу: создание программы для вычисления интеграла:

J=

При постановке этой задачи необходимо отразить следующие моменты:

Исходные данные - границы интегрирования и параметры, определяющие вид подынтегральной функции. Перечень параметров подынтегральной функции определяется классом к которому принадлежит функция. Предположим подынтегральная функция - это полином пятой степени: а₀х⁵+а₁х⁴ +а₂х³+ а₃х² +а₄х+а_5. Поэтому кроме границ интегрирования исходными данными будут коэффициенты полинома: а₀, а₁, а₂, а_3, а₄ , а₅. Все исходные данные являются переменными параметрами.

Вид исходных данных - целые, действительные или комплексные переменные.

Результатом выполнения программы является значение интеграла. Необходимо задать точность вычисления интеграла.

Определить способ ввода исходных данных (с клавиатуры, с дискеты из другой программы и т.п.). Определить форму выходных данных и путь (принтер, файл на гибком или жестком диске).

2. Выбор метода

Для решения одних и тех же задач можно выбрать различные методы. Для вычисления интеграла можно предложить один из следующих методов:

- метод прямоугольников;

- метод Cимпсона;

- метод трапеций

и другие.

При выборе метода учитывают:

- точность (точность получения результатов);

- быстродействие (время решения задачи с заданной точностью);

- необходимый объем внешней памяти;

- необходимый объем оперативной памяти.

Могут быть и другие критерии выбора метода решения задачи. Поэтому при решении задачи необходимо придерживаться следующих правил:

Если методов решения задачи несколько, то выбор должен быть обоснованным.

Для обоснования метода необходимо ввести критерии выбора.

Критерии выбора должны быть построены на основе исходных требований к решению задачи.

Пример: Для задачи вычисления интеграла предложены методы:

- метод прямоугольников;

- метод Cимпсона;

- метод трапеций.

Каждый метод может вычислить интеграл с любой точностью. Естественно, что точность вычисления будет взаимосвязана с быстродействием: чем выше точность, тем больше времени необходимо для вычислений. Метод прямоугольников дает более простой алгоритм и, следовательно, менее сложную программу (т.е. для хранения созданной программы необходим меньший объем памяти).