26 Причины и последствия появления ошибок

27 Идея модульного программирования

• Функциональная декомпозиция задачи - разбиение большой задачи на ряд более мелких, функционально самостоятельных подзадач - модулей. Модули связаны между собой только по входным и выходным данным.

• Модуль - основа концепции модульного программирования. Каждый модуль в функциональной декомпозиции представляет собой "черный ящик" с одним входом и одним выходом. Модульный подход позволяет безболезненно производить модернизацию программы в процессе ее эксплуатации и облегчает ее сопровождение. Дополнительно модульный подход позволяет разрабатывать части программ одного проекта на разных языках программирования, после чего с помощью компоновочных средств объединять их в единый загрузочный модуль.

• Реализуемые решения должны быть простыми и ясными. Если назначение модуля непонятно, то это говорит о том, что декомпозиция начальной или промежуточной задачи была проведена недостаточно качественно. В этом случае необходимо еще раз проанализировать задачу и, возможно, провести дополнительное разбиение на подзадачи. При наличии сложных мест в проекте их нужно подробнее документировать с помощью продуманной системы комментариев. Этот процесс нужно продолжать до тех пор, пока действительно не удастся добиться ясного понимания назначения всех модулей задачи и их оптимального сочетания.

• Назначение всех переменных модуля должно быть описано с помощью комментариев по мере их определения.

 

28 Технология проектирования сверху-вниз

Без сомнения, главнейшее условие успешного создания крупных программ заключается в применении надежных методов проектирования. Широкое распространение при написании программ получили следующие три метода: нисходящий (сверху вниз), восходящий (снизу вверх) и специальный (на данный конкретный случай). В случае нисходящего метода вы начинаете созидательный процесс с программы высокого уровня и спускаетесь до подпрограмм низкого уровня. Восходящий метод работает в обратном направлении: вы начинаете с отдельных специальных подпрограмм, постепенно строите на их основе более сложные конструкции и заканчиваете самым верхним уровнем программы. Специальный подход не имеет заранее установленного метода.

Поскольку С является структурированным языком программирования, то лучше всего он сочетается с нисходящим методом проектирования. Подход сверху вниз позволяет производить ясный, легко читаемый программный код, который в дальнейшем не вызовет трудностей и при сопровождении. К тому же данный подход помогает прояснить и сделать понятной всю структуру программы в целом до кодирования функций более низкого уровня. Такой подход позволяет уменьшить потери времени, обусловленные неудачными или ошибочными начинаниями.

29 Итерация рекурсия

Рекурсией — называется ситуация, когда программа вызывает сама себя непосредственно или косвенно (через другие функции).

Явный вызов:

Косвенный вызов: А вызывает В, В вызывает А, обе функции рекурсивны

Обычный вызов означает, что в тот момент когда вызывается некоторая программа, следует остановка основной программы, запоминание точки вызова, затем выделяется память для подпрограммы. Все поочередно-вызываемые подпрограммы образуют структуру-стек, то же самое происходит и с данными, таким образом затраты на память связаны с глубиной стека.

Рекурсивная задача в общем случае разбивается на ряд этапов. Для решения задачи вызывается рекурсивная функция. Эта функция знает, как решать только простейшую часть задачи — так называемую базовую задачу (или несколько таких задач). Если функция вызывается для решения базовой задачи, она просто возвращает результат. Если функция вызывается для решения более сложной задачи, то она делит эту задачу на две части: одну часть, которую функция решать умеет, и ту которую решать не умеет. Чтобы сделать рекурсию выполнимой, последняя часть должна быть похожа на исходную задачу, но по сравнению с ней проще или несколько меньше. Поскольку новая задача подобна исходной, функция вызывает новую копию самой себя, чтобы начать работать над меньшей проблемой — это называется рекурсивным вызовом или шагом рекурсии. Шаг рекурсии выполняется до тех пор, пока исходное обращение функции еще не закрыто. Шаг рекурсии может приводить к большому числу таких рекурсивных вызовов, поскольку функция продолжает деление каждой новой подзадачи на две части.

Как итерации, так и рекурсии основаны на управляющей структуре: итерации используют структуру повторения, рекурсии используют структуру выбора.

Как итерации, так и рекурсии включают повторение: итерации используют структуру повторения явным образом, рекурсии реализуют повторение посредством повторных вызовов функции.

Как итерации, так и рекурсии включают проверку условия окончания: итерации заканчиваются после нарушения условия продолжения цикла, рекурсии заканчиваются после распознавания базовой задачи.

Как итерации с повторением, управляемым счетчиком, так и рекурсии постепенно приближаются к моменту своего завершения: в итерациях выполняется изменение счетчика до тех пор, пока он не примет значение, при котором перестает выполняться условие продолжения цикла; в рекурсии поддерживается процесс создания упрощенной версии исходной задачи до тех пор, пока не будут достигнута базовая задача.

Как итерации, так и рекурсии могут оказаться бесконечными: бесконечный итеративный цикл возникает, если условие продолжения цикла никогда не становится ложным; бесконечная рекурсия возникает, когда шаг рекурсии не упрощает исходную задачу таким образом, чтобы она сходилась к базовой.

Рекурсия имеет много недостатков. Повторный запуск рекурсивного механизма вызовов функции приводит к росту накладных расходов: к нарастающим затратам процессорного времени или требуемого объема памяти. Каждый рекурсивный вызов приводит к созданию новой копии функции (в самом деле копируются только переменные данной функции); для этого может потребоваться значительная память. Итерации обычно не связаны с функциями, так что в них отсутствуют накладные расходы на повторные вызовы функции и дополнительные затраты памяти.