1.2 Этапы подготовки задачи для решения на компьютере

____________________________________________________________________

1.2. Этапы подготовки задачи для решения на компьютере

Процесс решения задачи на компьютере состоит из ряда этапов, включаю-

щих как подготовку задачи к решению, так и собственно решение.

Эти этапы включают:

1.постановку задачи;

2.построение модели изучаемого процесса или явления;

3.выбор метода решения;

4.разработка алгоритма решения задачи;

5.составление программы (кодирование);

6.отладка и тестирование программы;

7.собственно вычисления;

8.анализ полученных результатов.

Рассмотрим эти этапы.

Постановка задачи.

Под постановкой задачи подразумевается определение цели или целей, ко-

торых необходимо достичь в результате решения данной задачи. В постановку задачи входит определение необходимой информации (что дано), результата решения задачи (что требуется определить) и выработка общего подхода к ре-

шению задачи.

Построение соответствующей модели изучаемого процесса или явле-

ния.

На этом этапе производится выбор из всего множества зависимостей и свя-

зей основных, определяющих тот или иной реальный процесс, явление и фор-

мирование гипотез, позволяющих представить реальный, обычно достаточно сложный процесс, в виде уже известных процессов. Моделирование предусмат-

ривает некоторую разумную абстракцию, дающую возможность с достаточной точностью представить себе реальные физические, информационные или эко-

28

Глава 1 Основы программирования

____________________________________________________________________

номические процессы.

Для адекватного отражения сути изучаемого процесса или явления прихо-

дится разрабатывать различные модели. Чаще всего используются информаци-

онные и математические модели. В информационной модели указываются наиболее значимые характеристики объекта, имеющих существенное значение для данной задачи. Например, если создается база данных таксопарка, то наи-

более значимыми характеристиками такого объекта как автомобиль являются марка автомобиля, год выпуска, государственный номер и др.

Под математической формулировкой задачи или как ее иногда называют математической моделью, подразумевается любое математическое описание изучаемого процесса или явления в виде уравнений или неравенств. В качестве уравнений могут быть алгебраические и трансцендентные уравнения, системы линейных алгебраических уравнений, дифференциальные уравнения, инте-

гральные уравнения и т.д.

К математическому описанию предъявляются, в общем, противоречивые требования. С одной стороны математическое описание должно быть полным, с

другой стороны желательно, чтобы математические зависимости были проще.

Выбор метода решения.

Выбор метода решения зависит от вида модели, постановки задачи и воз-

можностей имеющихся средств вычислительной техники. Многие задачи мож-

но решить разными методами и способами, поэтому актуальным становится выбор оптимального метода. Причем критерии оптимальности даже для одной и той же задачи могут быть разными.

Например, разработать базу данных таксопарка с максимальным количест-

вом сервисных функций и процедур, причем руководство таксопарка готово за-

купить и установить столько компьютеров, сколько необходимо для успешного функционирования этой базы.

Или за неимением достаточных средств, руководство таксопарка согласно установить только один компьютер в планово-экономическом отделе. Ясно, что

29

1.2 Этапы подготовки задачи для решения на компьютере

____________________________________________________________________

базы данных в первом и втором случаях будут существенно разниться по своим функциональным возможностям и по методам, использованными разработчи-

ками для реализации этих баз данных.

Поскольку компьютеры оперируют с числами, то в качестве методов ре-

шения математических моделей обычно применяются численные методы. Пре-

образование математических выражений, характерное для классической мате-

матики, не является типичным при применении компьютеров. Хотя в последние годы появились мощные программные системы типа MAPLE, которые позво-

ляют производить и символьные вычисления. В то же время численные методы часто позволяют решать задачи, которые методами классической математики обычно неразрешимы.

Разработка алгоритма решения задачи.

Характер работы на этом этапе существенно зависит от предыдущих эта-

пов. Кроме того, имеет значение и размер задачи. Если это достаточно простая задача, с которой может справиться один человек, то работа может идти при-

мерно так, как в примере, рассмотренном в предыдущем разделе (задача о по-

ездах и мухе).

Для средних и крупных проектов, для реализации которых могут потребо-

ваться группа или даже целый коллектив программистов, возникают проблемы определения методологии проектирования, планирования и распределения ра-

бот между членами группы, их взаимодействия и пр.

Важное значение имеет выбор средств проектирования и разработки ПО. В

настоящее время широкое распространение получили так называемые RAD-

системы (Rapid Application Development – быстрая разработка приложений). В

качестве примера приведу такие системы так Microsoft Visual Studio 2008, Code Gear RAD Studio 2009, Embarcadero RAD Studio 2010 в которых имеются разви-

тые средства для разработки ПО в коллективе.

30

Глава 1 Основы программирования

____________________________________________________________________

Составление программы (кодирование).

Под этим этапом подразумевается непосредственная запись полученных ранее алгоритмов на выбранном языке программирования. Современные сис-

темы программирования позволяют значительно облегчить этот процесс, хотя этот этап по-прежнему остается одним из самых трудоемких. Разумеется, этот этап предполагает хорошее знание того языка программирования, на котором ведутся работы.

В последующих разделах книги мы собственно и займемся изучением од-

ного из самых популярных языков программирования, каким является язык

Pascal.

Отладка и тестирование программы.

Под этим понимается поиск и исправление ошибок в программе. Причем под отладкой понимается исправление ошибок непосредственно в процессе ко-

дирования. Огромную помощь программисту в этом деле оказывает компиля-

тор, который указывает программисту место возникновения ошибки и характер ошибки. Однако факт того, что компилятор не сообщил об ошибке и программа стала работать, еще не гарантирует от отсутствия ошибок. Это так называемые логические ошибки или ошибки времени исполнения. Для выявления таких ошибок разрабатываются система тестов – специальным образом подобранные контрольные примеры, для которых решение задачи известно.

В крупных проектах программы подразделяются на версии. Альфа-версия это первая работоспособная версия программы. Бета-версия это версия или вер-

сии, которые передаются заказчику для дополнительного тестирования в уже реальных условиях функционирования программы.

31