- •Лабораторная работа № 2 Структурный подход к программированию. Стадия «Эскизный проект»
- •Анализ требований и определение спецификаций при структурном подходе
- •Спецификации процессов
- •Словарь терминов
- •Диаграммы переходов состояний (sdt)
- •Функциональные диаграммы
- •Диаграммы потоков данных (dfd)
- •Диаграммы сущность-связь
Лабораторная работа № 2 Структурный подход к программированию. Стадия «Эскизный проект»
Цель занятия: научиться создавать формальные модели и на их основе определять спецификации разрабатываемого программного обеспечения.
Лабораторная работа рассчитана на 4 академических часа.
Подготовка к лабораторной работе:
-
Ознакомиться с лекционным материалом по теме "Этапы разработки программного обеспечения. Анализ требований и определение спецификаций программного обеспечения" учебной дисциплины "Технология разработки программного обеспечения".
-
Изучить соответствующие разделы в изданиях [1, 2].
Теория:
Анализ требований и определение спецификаций при структурном подходе
На этом этапе необходимо построить модели ПО во взаимодействии с окружающей средой. Поскольку разные модели описывают проектируемое программное обеспечение с разных сторон, рекомендуется использовать сразу несколько моделей и сопровождать их описаниями. Структурный подход к проектированию программных продуктов предполагает разработку следующих моделей:
-
спецификаций процессов;
-
словаря терминов;
-
диаграмм переходов состояний (STD – State Transition Diagrams), характеризующих поведение системы во времени;
-
функциональных диаграмм (методология SADT);
-
диаграмм потоков данных (DFD – Data Flow Diagrams), описывающих взаимодействие источников и потребителей информации через процессы, которые должны быть реализованы в системе;
-
диаграмм «сущность-связь» (ERD – Entity-Relationship Diagrams), описывающих базы данных разрабатываемой системы.
-
Спецификации процессов
Спецификации процессов могут быть представлены в виде псевдокодов, блок-схем алгоритмов, Flow-форм, диаграмм Насси-Шнейдермана или просто краткого текстового описания. Наиболее часто используются схемы алгоритмов и псевдокоды.
При структурном программировании различают три вида вычислительного процесса: линейный, разветвленный и циклический:
-
линейная структура – выполнение операторов последовательно;
-
разветвленная структура – в зависимости от выполнения некоторого условия выполняется та или иная последовательность операторов;
-
циклическая структура – многократное выполнение одинаковой последовательности операторов.
1.1. Схемы алгоритмов
Для изображения схем алгоритмов разработан ГОСТ 19.701-90 (см. табл. 1)
Любой, сколь угодно сложный алгоритм, можно представить с использованием трех основных конструкций, которые получили название базовых:
-
следование – обозначает последовательное выполнение действий (рис. 1 а);
Таблица 1. Обозначения блоков в схемах алгоритмов программ
Название |
Обозначение |
Назначение |
Терминатор |
Начало, завершение программы или подпрограммы |
|
Процесс |
Обработка данных (вычисления, пересылки и т. п.) |
|
Данные |
Операции ввода-вывода |
|
Решение |
Ветвление, выбор, поисковые и итерационные циклы |
|
Подготовка |
Счетные циклы |
|
Граница цикла |
Конец |
Любые циклы |
Предопределенный процесс |
Вызов процедур |
|
Соединитель |
Маркировка разрывов линий |
|
Комментарий |
Пояснения к операциям |
-
ветвление – соответствует выбору одного из двух вариантов действий (рис. 1, б);
-
цикл-пока – определяет повторение действий, пока не будет нарушено некоторое условие, выполнение которого проверяется в начале цикла (рис. 1, в).
Рис 1. Базовые алгоритмические структуры:
а - следование; б - ветвление; в - цикл-пока
Помимо базовых, процедурные языки программирования высокого уровня обычно используют еще три конструкции, которые можно составить из базовых:
-
выбор – обозначает выбор одного варианта из нескольких в зависимости от значения некоторой величины (рис. 2, а);
-
цикл-до – обозначает повторение некоторых действий до выполнения заданного условия, проверка которого осуществляется после выполнения действий в цикле (рис. 2, б);
-
цикл с заданным числом повторений (счетный цикл) – обозначает повторение некоторых действий указанное количество раз (рис. 2, в).
Любая из дополнительных конструкций легко реализуется с помощью базовых. Перечисленные шесть конструкций были положены в основу структурного программирования.
EMBED Visio.Drawing.6
Рис. 2. Дополнительные структуры алгоритмов:
а - выбор; б - цикл-до; в - цикл с заданным числом повторений
Пример схемы алгоритма с использованием базовых и дополнительных алгоритмических структур приведен на рис. 3:
Рис. 3. Пример схемы алгоритма поиска максимального элемента массива
1.2. Псевдокоды.
Псевдокод – формализованное текстовое описание алгоритма (текстовая нотация). В литературе были предложены несколько вариантов псевдокодов. Один из них приведен в табл. 2.
Таблица 2 Псевдокоды
Структура |
Псевдокод |
Структура |
Псевдокод |
Следование |
<Действие1> <Действие2> |
Выбор |
Выбор <код> <код1>:<Действие1> <код2>: <Действие2> … Все-выбор |
Ветвление |
Если <Условие> то <Действие1> иначе <Действие2> Все-если |
Цикл с заданным количеством повторений |
Для <индекс> = <n>,<k>,<h> <Действие> Все-цикл |
Цикл-пока |
Цикл-пока <Условие> <Действие> Все-цикл |
Цикл-до |
Выполнять <Действие> До <Условие> |
Пример алгоритма поиска нужных значений, записанного псевдокодом:
Программа
Цикл-пока не конец файла
Прочитать запись
Сравнить заданные поля с критерием поиска
Если совпали
Сохранить в выходной список
Конец-если
Конец-цикл
Вывод результирующего списка
Конец-программа