Технология разработки программного обеспечения

Жизненный цикл программы состоит из этапа разработки программы и этапа её эксплуатации и сопровождения (контроль работоспособности и при необходимости внесение изменений и дополнений).

Технология разработки ПО – совокупность приёмов, позволяющих создать безошибочную программу в течение заданного времени. Состоит из четырёх этапов:

1)формулировка задачи на естественном языке и создание математической модели;

2)разработка нового или выбор существующего метода численного решения математической задачи (алгоритма);

3)написание программы на языке программирования;

4)тестирование и отладка программ.

На первом этапе необходимо наиболее глубоко исследовать предметную область (процесс, объект, явление), а также разработать наиболее полную математическую модель, учитывающую основные особенности предметной области.

На втором этапепри разработке алгоритма необходимо использовать приёмы структурного программирования (см. ниже), позволяющие создавать надёжно работающие программы. Алгоритм принято представлять в виде графической схемы, которая составляется из нескольких геометрических фигур – блоков. Основные блоки схемы алгоритма выглядят следующим образом (рисунок 9):

Рисунок 9 – Блоки схемы алгоритма

Например, схема алгоритма простейшей программы линейной структуры (ввод, сложение двух чисел А, В и вывод результата С) выглядит следующим образом (рисунок 10):

Рисунок 10 – Схема алгоритма линейной структуры

А схема оператора условной передачи управления (if A then B else C,  где А – условие, В – действие, выполняющееся при истинности А, а С – действие, выполняющееся в противном случае) выглядит так (рисунок 11):

Рисунок 11 – Схема условного оператора

Для оператора цикла с известным числом повторений (for I:=N to M do S) схема выглядит следующим образом (рисунок 12):

Рисунок 12 – Схема оператора цикла с известным числом повторений

Для операторов цикла с неизвестным числом повторений с предусловием (while A do S) и постусловием (repeat S until B) схемы выглядит следующим образом (рисунок 13):

Рисунок 13 – Схемы операторов цикла с неизвестным числом повторений

На третьем этапе при выборе языка программирования необходимо учитывать тип решаемой задачи. Например, для вычислительных задач удобнее использовать язык С, Fortran и подобные им. При разработке интернет-приложений – язык Java. Языки Pascal, Basic считаются универсальными и часто используются для обучения программированию.

Для создания безошибочной программы за приемлемое время используются основные приемы структурного программирования.

Суть его заключается в следующем:

Исходная сложная задача условно разбивается на более простые подзадачи, которые являются относительно независимыми друг от друга. Каждая из этих задач программируются в отдельной программе-модуле. Эти прикладные модули объединяются в единое целое специальным управляющим модулем, который может входить в группу подобных модулей (в случае решения сложных задач), объединённых основным управляющим модулем. В результате получается структурированная иерархическая система – программа, представляющая собой композицию из последовательных или вложенных друг в друга модулей.

Принципы разбиения на подзадачи-модули:

· доступность восприятия;

· незначительный размер (желательно не более 100 строк программы);

· учет возможностей изменения модуля в дальнейшем;

· учет наличия уже готовых модулей.

Модульный подход имеет положительные стороны:

· упрощение создания и дальнейшей модификации программ;

· создание библиотеки модулей;

· возможность параллельной работы с несколькими модулями одновременно;

· уменьшение объема, занимаемой ОП компьютера.

На уровне прикладных модулей при программировании используются три основные базовые (управляющие) конструкции, которые могут изменять ход вычислительного процесса:

· Конструкция следования (например, оператор GOTO);

· Конструкции ветвления:

· конструкция условного ветвления (IF);

· конструкция выбора (CASE).

Обе эти конструкции могут быть полные и неполные (без ELSE).

· Конструкции повторения:

· с известным числом повторений (FOR);

· с неизвестным числом повторений:

ü с предусловие (WHILE);

ü с постусловие (REPEAT).

 Существует два метода создания многомодульных пакетов программ:

1. Метод восходящего проектирования.

Суть его заключается в том, что каждая прикладная подзадача программируется в отдельном модуле, который отдельно компилируется, тестируется и отлаживается независимо от других модулей. После этого прикладные модули объединяются управляющими модулями, и затем происходит компиляция и отладка всей многомодульной системы. Недостаток этого метода заключается в сложности организации связей межу модулями и в проблемах с исправлением ошибок, допущенных на ранней стадии программирования. Однако, этот метод приемлем при разработке широкого круга относительно несложных задач.

2. Метод нисходящего проектирования.

Этот метод используется при разработке сложных многоуровневых программ. Суть его заключается в том, что программирование начинается с разработки основного управляющего модуля. Затем программируются и подключаются вспомогательные управляющие модули и отлаживаются связи между ними. В конце к разработанной программе подключаются прикладные модули-программы. На каждом из этих этапов происходит общая компиляция и отладка всего комплекса.