Технологический процесс создания программных продуктов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

 

по дисциплине: « Технология разработки программных продуктов»

 

на тему: «Технологический процесс создания программных продуктов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Проверил:

 «__» _______ 2013г

 

 

 

 

 

Москва , 2013

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение 3

 

Глава 1. Технология разработки программных продуктов 4

 

1.  Основные этапы технологического процесса разработки

Программ 4

 

2.  Критерии качества программного изделия 5

 

3.  Правила хорошего стиля 6

 

4.  Выбор алгоритма 8

 

5.  Трудоемкость, эффективность и сложность алгоритма 8

 

6.  Итерация и рекурсия 10

 

7.  Способы описания алгоритмов 12

 

Глава 2. Языки программирования 14

 

1.  Способы и методы оптимизации 15

 

2.  Структурное программирование 15

 

3.  Вычисление констант 17

 

Глава 3. Отладка 19

 

3.1 Виды ошибок 19

 

3.2 Обнаружение  ошибок 22

 

3.3 Тестирование 24

 

Заключение 26

 

Список использованной литературы 27

 

 

 

 

Введение

Программирование – процесс создания компьютерных программ.

В узком смысле (так называемое кодирование) под  программированием понимается написание  инструкций (программ) на конкретном языке  программирования (часто по уже имеющемуся алгоритму — плану, методу решения  поставленной задачи). Соответственно, люди, которые этим занимаются, называются программистами (на профессиональном жаргоне — кодерами), а те, кто  разрабатывают алгоритмы — алгоритмистами, специалистами предметной области, математиками.

В более  широком смысле под программированием  понимают весь спектр деятельности, связанный  с созданием и поддержанием в  рабочем состоянии программ —  программного обеспечения ЭВМ. Иначе  это называется «программная инженерия» («инженерия ПО»). Сюда входят анализ и  постановка задачи, проектирование программы, построение алгоритмов, разработка структур данных, написание текстов программ, отладка и тестирование программы (испытания программы), документирование, настройка (конфигурирование), доработка  и сопровождение.

Программирование  для ЭВМ основывается на использовании  языков программирования, на которых  записывается программа. Чтобы программа  могла быть понята и исполнена  ЭВМ, требуется специальный инструмент — транслятор.

 

Целью данного  курсового проекта является рассмотрение технологического процесса создания программного продукта, построение алгоритмов, а также способы и методы оптимизации.

 

 

 

 

Глава 1. Технология разработки программных продуктов

1.1 Основные этапы технологического процесса разработки  программ

 

1.Постановка  задачи

2.Построение  математической модели

3. Разработка (выбор и адаптация) алгоритма.

4.Составление программы.

5.Тестирование и отладка.

6. Сдача в эксплуатацию.

Постановка  задачи.

На этом этапе раскрывается организационно-экономическая  сущность задачи:

•формулируется  цель ее решения

•определяется взаимосвязь с другими задачами

•указывается периодичность ее решения

• раскрывается состав и форма представления входной, промежуточной и выходной информации

• характеризуются формы и методы контроля достоверности информации

•описываются формы взаимодействия пользователя с ЭВМ

Особое внимание уделяется детальному описанию входной, выходной и промежуточной информации.

При этом определяется:

•форма представления отдельных данных

•количество знаков, выделяемых для записи данных, исходя из их максимальной значности

•источник возникновения данных

Кроме того, для цифровой информации указывается:

• целочисленный или дробный характер данных (для дробных указывается количество 10-х знаков) и допустимый диапазон изменения величин.

Завершается постановка задачи описанием контрольного примера, демонстрирующего порядок  решения задачи традиционным способом.

Основное  требование к контрольному примеру - это отражение всего многообразия возможных форм существования исходных данных.

Пользователь  хорошо знает проблемную сторону  задачи, но обычно слабо представляет, как она будет решаться на ЭВМ.

Предметная  область пользователя часто незнакома  программисту, поэтому необходима полная корректная постановка задачи, однозначно понимаемая пользователем и разработчиком.

 

1.2 Критерии качества программного  изделия

 

Программа является правильной, если она работает в соответствии с техническим  заданием (ТЗ - документ, которым завершается  постановка задачи).

Программа является точной, если выдаваемые ею числовые данные имеют допустимые отклонения от аналогичных результатов, полученных с помощью идеальных математических зависимостей.

Программа является совместимой, если она работает должным образом не только автономно, но и как часть программной системы.

Программа является надежной, если она при всех входных данных обеспечивает полную повторяемость результатов.

Программа является универсальной, если она правильно работает при любых допустимых вариантах исходных данных. В ходе разработки программ предусматриваются специальные средства защиты от ввода неправильных данных, обеспечивающие целостность системы.

Программа является защищенной, если она сохраняет работоспособность при возникновении сбоев (режим реального времени, программа большого времени выполнения).

Программа является полезной, если задача, которую она решает, представляет практическую ценность.

Программа является эффективной, если объем требуемых для ее работы ресурсов ЭВМ не превышает допустимого предела.

Программа является проверяемой, если ее качества могут быть продемонстрированы на практике (проверка правильности и универсальности). Существуют формальные математические методы проверки и неформальные (прогоны программы с остановками в контрольных точках, обсуждение результатов заинтересованными пользователями).

Программа является адаптируемой, если она допускает быструю модификацию с целью приспособления к изменяющимся условиям функционирования.

 

1.3 Правила хорошего стиля

 

1.  Структурное программирование предполагает использование базовых структур:

-следование

-выбор

-повторение

2.  В рамках хорошего стиля нельзя явно задавать количество вводимых значений. Для этого надо использовать некоторый признак конца ввода (конца файла).

3.  Структурное программирование сокращает потребность в комментариях. Комментарии должны содержать информацию, которую нельзя подчеркнуть в самой программе. Перед сдачей программы комментарии нужно проверить на их соответствие возможно изменившейся программе.

Вводные комментарии содержат: номер и  имя модуля; фамилию автора; дату, номер версии; назначение модуля; перечень основных алгоритмов со ссылками на источники; имена подпрограмм, вызывающих модуль; имена подпрограмм, вызываемых модулем; словарь данных; описание ввода/вывода; описание процесса обработки ошибок выполняемого модуля.

4. Имена данных должны быть мнемоническими.

Мнемоника - искусство запоминания, основанное на законах ассоциаций.

Не следует  использовать слова, в которых обычно делаются орфографические ошибки; имена, различающиеся только одной буквой; слова, имеющие более одного очевидного сокращения; ключевые слова языка  программирования. Имена переменных типа i, j, k следует давать только управляющим  переменным в операторах цикла.

5.  Отступы и выравнивания в тексте программы проясняют ее логику и облегчают ее чтение. Начальной позицией называется самая левая колонка, с которой может начинаться предложение. Начальная позиция может перемещаться влево и вправо, в зависимости от того, какое предложение записывается. Когда встречается условный оператор или оператор цикла, колонка, в которой он расположен становится начальной позицией. Конец условного оператора и тело цикла вызывает возврат начальной позиции в прежнее состояние или сдвиг влево на один отступ. Второй уровень располагается на один отступ правее начальной позиции. Таким образом, предложения, находящиеся внутри тела цикла располагаются на втором уровне, как и предложения, следующие за условным оператором.

6.  Для повышения наглядности предназначены пробелы и пустые строки, которые разделяют программу на отдельные, логически-завершенные части-параграфы.

7.  Сопутствующие комментарии. Поясняют назначение каждого параграфа. Ставятся вначале параграфа.

 

1.4 Выбор алгоритма

 

Типы  алгоритмов.

1.  Если задача может быть решена прямым способом, то говорят, что она имеет детерминированный алгоритм. В таких алгоритмах отсутствует элемент неопределенности, недопустимо применение метода проб и ошибок. К таким задачам относятся математические уравнения, проверка данных, печать отчетов.

2.  Если решение задачи выбирается из заранее определенного множества вариантов и не может быть получено прямым методом, то такая задача имеет недетерминированный алгоритм.

Для реализации таких алгоритмов используются методы проб и ошибок, повторов, откатов  назад или случайного выбора.

К числу подобных задач относятся такие, как нахождение делителей числа, поиск кратчайшего  пути, задача о восьми ферзях (найти  такой способ расстановки, при котором  ни один из ферзей не находился бы под  угрозой других).

3.  Предназначен не для поиска ответа на поставленную задачу, а для моделирования физических систем с помощью ЭВМ.

 

1.5 Трудоемкость, эффективность и сложность алгоритма

 

Основным  фактором при выборе алгоритма для  задач, решаемых с помощью перебора большого числа вариантов, является суммарное время нахождение решения.

Методы, используемые для сокращения числа  вариантов при переборе или позволяющие  выбрать наиболее правдоподобные варианты, называют эвристическими.

Трудоемкость  алгоритма - это число шагов.

Если  трудоемкость ограничена полиномом, то алгоритм называется эффективным; если более быстро растущей функцией, то не эффективным.

Зависимость времени работы программы от объема обрабатываемых данных определяется оценкой  сложности алгоритма.

Время работы алгоритма обработки массивов данных зависит от размеров этих массивов.

Например, время работы алгоритма выполняющего чтение и запись данных в ОЗУ определяется по формуле an+b, где a - время, необходимое  для того, чтобы прочитать или  записать один элемент массива; n - количество элементов массива; b - время для  выполнения вспомогательных функций.

Поскольку эта формула выражает линейную зависимость  от n, сложность соответствующего алгоритма  называют линейной. O(n).

Пример: обменная сортировка списка из n элементов представляет собой следующий процесс: определяется минимальный элемент всего списка и осуществляется его обмен с  первым элементом списка; затем определяется наименьший элемент оставшегося  списка и производится его обмен  со вторым элементом.

Таким образом  число сравнений здесь выражается полиномом второй степени и сложность  здесь будет квадратичная. O(n2).

Если  сложность алгоритма вычисляется  по уже написанной программе, то вместо числа сравнений вычисляется  количество внутренних циклов.

 (n-1)+(n-2)+(n-3)+ … + 3 + 2 + 1=

for i:=1 to n-1 do

for j:=i+1 to n do

if A[I] >A[j] then

begin

tmp:=A[j];

A[j]:=A[i];

A[i]:=tmp;

end;

 

Внешний цикл выполняется (n-1) раз, внутренний цикл срабатывает в среднем n/2 раз для  каждого вхождения во внешний  цикл. Общее число обращений к внутреннему циклу будет равно (n-1)*n/2. При больших n за оценку этого выражения принимается n2.

for i:=1 to n-1 do

for j:=1 to n do

begin

С[i, j]:=0;

for k:=1 to n do

С[i, j]:= С[i, j]+A[i, k]*B[k, j];

end;

Алгоритм  перемножения двух матриц размером n*n имеет число срабатываний внутреннего  цикла равное n3. O(n3).