Методы программирования, Структурное программирование - Разработка обучающей программы по дисциплине "Компьютерная графика (CorelDRAW для начинающих)"

Структурное программирование

Для создания "хорошей" программы появляется необходимость придерживаться определенных принципов или определенной дисциплины программирования. Значительный прогресс в области программирования достигается с использованием так называемого структурного программирования.

Появление новой технологии, или, как еще говорят, дисциплины программирования, основанной на структурном подходе, связано с именем известного голландского ученого Э. Дейкстры (1965 г.). В своих работах он высказал предположение, что оператор GOTO может быть исключен из языков программирования и что квалификация программиста обратно пропорциональна числу операторов GOTO в его программах. Такая дисциплина программирования упрощает и структуризирует программу.

Основной целью структурного программирования является уменьшение трудностей тестирования и доказательства правильности программы. Это особенно важно при разработке больших программных систем. Опыт применения методов структурного программирования при разработке ряда сложных операционных систем показывает, что правильность логической структуры системы поддается доказательству, а сама программа допускает достаточно полное тестирование. В результате в готовой программе встречаются только тривиальные ошибки кодирования, которые легко исправляются.

Структурное программирование улучшает ясность и читабельность программ. Программы, которые написаны с использованием традиционных методов, особенно те, которые перегружены операторами GOTO, имеют хаотичную структуру. Структурированные программы имеют последовательную организацию, поэтому возможно читать такую программу сверху донизу без перерыва.

Наконец, структурное программирование призвано улучшить эффективность программ.

К основным методам структурного программирования относится, прежде всего, отказ от бессистемного употребления оператора GOTO и преимущественное использование других структурированных операторов, методы нисходящего проектирования разработки программы, идеи пошаговой детализации и некоторые другие соглашения, касающиесся дисциплины программирования.

Всякая программа, в соответствии с структурным подходом к программированию, может быть построена только с использованием трех основных типов блоков.

    1. Функциональный блок, который на блок-схеме изображается в виде прямоугольников с одним входом и одним выходом. Функциональному блоку в языках программирования соответствуют операторы ввода и вывода или любой оператор присваивания. В виде функционального блока может быть изображена любая последовательность операторов, выполняющихся один за другим, имеющая один вход и один выход. 2. Условная конструкция. Этот блок включает проверку некоторого логического условия (P), в зависимости от которого выполняется либо один (S1), либо другой (S2) операторы:

На языке TP:

If <условие> then <оператор1> else <оператор2>;

3. Блок обобщенного цикла. Этот блок обеспечивает многократное повторение выполнения оператора S пока выполнено логическое условие P:

На языке TP циклы реализуются 2 способами. Цикл с параметром:

For <параметр> := <нач. значение> to <кон. значение>;

. . begin

<оператор1>

. . <оператор2>

. . ...

. end;

Цикл с предусловием:

. while <условие>

. .begin

<оператор1>

. . <оператор2>

. . ...

. end;

При конструировании программы с использованием рассмотренных типов блоков эти блоки образуют линейную цепочку так, что выход одного блока подсоединяется ко входу следующего. Таким образом, программа имеет линейную структуру, причем порядок следования блоков соответствует порядку, в котором они выполняются.

Такая структура значительно облегчает чтение и понимание программы, а также упрощает доказательство ее правильности. Так как линейная цепочка блоков может быть сведена к одному блоку, то любая программа может, в конечном итоге, рассматриваться как единый функциональный блок с один входом и одним выходом.

При проектировании и написании программы нужно выполнить обратное преобразование, то есть этот блок разбить на последовательность подблоков, затем каждый подблок разбить на последовательность более мелких блоков до тех пор, пока не будут получены "атомарные" блоки, рассмотренных выше типов. Такой метод конструирования программы принято называть нисходящим ("сверху вниз").

При нисходящем методе конструирования алгоритма и программы первоначально рассматривается вся задача в целом. На каждом последующем этапе задача разбивается на более мелкие подзадачи, каждая подзадача, в конечном итоге на еще более мелкие подзадачи и так до тех пор, пока не будут получены такие подзадачи, которые легко кодируются на выбранном языке программирования. При этом на каждом шаге уточняются все новые и новые детали ("пошаговая детализация").

В процессе нисходящего проектирования сохраняется строгая дисциплина программирования, то есть разбиение на подзадачи осуществляется путем применения только рассмотренных типов конструкций (функциональный блок, условная конструкция, обобщенный цикл), поэтому, в конечном итоге, получается хорошо структурированная программа.

В настоящее время в помощь структурному подходу к прораммированию появилось новое направление - объектное программирование, не отменяющее, а дополняющее принципы структурного подхода, позволяющее разрабатывать и модернизировать программный код с меньшими затратами времени, распределять задачу программирования между большим количеством программистов.

Основные принципы структурного програмирования

    1. Принцип абстракции. Этот принцип предполагает рассмотрение всей программной систем, как многоуровневые системы. Каждый уровень является детализацией предыдущих. 2. Принцип формальностей. Каждая программа должна реализовывать некоторый алгоритм, который построен на определенной математической модели решения задач. Математическая модель содержит математические зависимости и формы, а также ограничения, накладываемые на исходные данные. При этом формулы предназначаются для преобразования исходных данных в результат. 3. Принцип "разделяй и властвуй". Определяет способ решения трудных задач путем разделения этой задачи на множество мелких, легко решаемых. Этот принцип реализуется путем создания подпрограмм. 4. Принцип модульности. Определяет способ создания больших программ, у которых возникают проблемы с оперативной памятью, в следствии их большого объема или большого объема обрабатываемых ими данных. Принцип модульности ускоряет создание больших программ за счет использования ранее созданных описаний. 5. Принцип открытости. Программы должны быть открытыми для быстрых модификаций, поэтому они должны быть понятны и хорошо откомментированы. Использование структурной методологии позволило повысить надежность и эффективность программ, а также сократить сроки создания и сопровождения программ.

Широко используемым примером структурной технологии является технология проектирования "сверху вниз". Ее суть заключается в постепенной, пошаговой детализации, выполняемой программы, при этом на каждом этапе детализации должны быть рассмотрены альтернативные варианты решения и выбранные наилучшие.

Похожие статьи




Методы программирования, Структурное программирование - Разработка обучающей программы по дисциплине "Компьютерная графика (CorelDRAW для начинающих)"

Предыдущая | Следующая