Области применения языков программирования

В настоящее время языки программирования применяются в самых различных областях человеческой деятельности, таких как:

научные вычисления (языки C++, FORTRAN, Java);

системное программирование (языки C++, Java);

обработка информации (языки C++, COBOL, Java);

искусственный интеллект (LISP, Prolog);

издательская деятельность (Postscript, TeX);

удаленная обработка информации (Perl, PHP, Java, C++);

описание документов (HTML, XML).

Прикладное программное обеспечение

ППО - это комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются конкретные задания: производственные, творческие, развлекательные и т.д.

Классификация пп средств

Текстовые редакторы - основные их функции - ввод и редактирование текстовых данных.

Графические редакторы - обширный класс программ, предназначенных для создания и обработки графических изображений.

Системы управления базами данных. БД называют огромные массивы данных, организованные в табличные структуры.

Электронные таблицы - это комплексные средства для хранения различных типов данных и их обработки. Электронные таблицы аналогичны базам данных, но акцент смещен не на хранения данных, а на преобразование данных.

Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы), они предназначены для автоматизации процесса верстки полиграфических изданий.

Существуют и другие прикладные программные средства: экспертные системы, редакторы HTML (Web-редакторы), броузеры (средства просмотра Web), интегрированные системы делопроизводства, бухгалтерские системы и т.д.

Раздел № 4

Модели решения функциональных и вычислительных задач.

Моделирование, методы и технология моделирования, виды моделей.

Моделирование как средство проектирования программного обеспечения вычислительных систем

Моделью называется семантически законченная абстракция системы или полное описание какой-то системы с определенной точки зрения. Модель – это некоторое представление или описание оригинала (объекта, процесса, явления), которое при определенных предложениях, гипотезах о поведении оригинала позволяет замещать оригинал для его лучшего изучения, исследования, описания его свойств.

Проблема моделирования состоит из трех взаимосвязанных задач: построение новой (адаптация известной) модели; исследование модели (разработка метода исследования или адаптация, применение известного); использование (на практике или теоретически) модели.

Классификация моделей и их свойства

Модель статическая, если среди параметров описания модели нет (явно) временного параметра.

Модель динамическая, если среди параметров модели явно выделен временной параметр.

Модель дискретная, если описывает поведение оригинала лишь дискретно, например, в дискретные моменты времени (для динамической модели).

Модель непрерывная, если описывает поведение оригинала на всем промежутке времени.

Модель детерминированная, если для каждой допустимой совокупности входных параметров она позволяет определять однозначно набор выходных параметров; в противном случае – модель недетерминированная, стохастическая (вероятностная).

Модель функциональная, если она представима системой функциональных соотношений (например, уравнений).

Модель теоретико-множественная, если она представима некоторыми множествами и отношениями их и их элементов.

Модель логическая, если она представима предикатами, логическими функциями и отношениями.

Модель информационно-логическая, если она представима информацией о составных элементах, подмоделях, а также логическими отношениями между ними.

Модель игровая, если она описывает, реализует некоторую игровую ситуацию между элементами (объектами и субъектами игры).

Модель алгоритмическая, если она описана некоторым алгоритмом или комплексом алгоритмов, определяющим ее функционирование, развитие. Введение такого, на первый взгляд, непривычного типа моделей (действительно, кажется, что любая модель может быть представлена алгоритмом ее исследования), вполне обосновано, так как не все модели могут быть исследованы или реализованы алгоритмически.

Модель графовая, если она представима графом (отношениями вершин и соединяющих их ребер) или графами и отношениями между ними.

Модель иерархическая (древовидная), если она представима иерахической структурой (деревом).

Модель языковая, лингвистическая, если она представлена некоторым лингвистическим объектом, формализованной языковой системой или структурой. Иногда такие модели называют вербальными, синтаксическими и т.п.

Модель визуальная, если она позволяет визуализировать отношения и связи моделируемой системы, особенно в динамике.

Модель натурная, если она есть материальная копия оригинала.

Модель геометрическая, если она представима геометрическими образами и отношениями между ними.

Модель имитационная, если она построена для испытания или изучения, проигрывания возможных путей развития и поведения объекта путем варьирования некоторых или всех параметров модели.

Есть и другие типы моделей.

Примеры моделей

Алгоритмической моделью вычисления суммы бесконечного убывающего ряда чисел может служить алгоритм вычисления конечной суммы ряда до некоторой заданной степени точности.

Правила правописания – языковая, структурная модель. Глобус – натурная географическая модель земного шара. Макет дома является натурной геометрической моделью строящегося дома. Вписанный в окружность многоугольник дает визуальную геометрическую модель окружности на экране компьютера.

Тип модели зависит от связей и отношений его подсистем и элементов, окружения, а не от его физической природы.

Основные свойства любой модели:

целенаправленность;

конечность;

упрощенность;

приблизительность;

адекватность;

информативность;

полнота;

замкнутость и др.

Современное моделирование сложных процессов и явлений невозможно без компьютера, без компьютерного моделирования.

Компьютерное моделирование – основа представления знаний как в компьютере, так и с помощью компьютера и с использованием любой информации, которую можно обрабатывать с помощью ЭВМ.

Компьютерное моделирование от начала и до завершения проходит следующие этапы.

Постановка задачи.

Предмодельный анализ.

Анализ задачи.

Исследование модели.

Программирование, проектирование программы.

Тестирование и отладка.

Оценка моделирования.

Документирование.

Сопровождение.

Использование (применение) модели.

Методы моделирования

При моделировании систем ПО выделяют два подхода: структурное моделирование и объектно-ориентированное моделирование. Каждый из этих подходов использует свои методы и средства. Язык моделирования должен включать: элементы модели, т.е. функциональные концепции моделирования и их семантику, нотацию, т.е. визуальное представление элементов моделирования и руководство по использованию. При моделировании широко используются инструментальные средства, называемые Case-средствами. Case-средство – это технология использования и эксплуатации систем ПО. Case-средство – это программное средство, которое поддерживает процессы жизненного цикла ПО. ЖЦ любого ПО – это период времени от принятия решения о необходимости создания ПО до изъятия ПО из эксплуатации. Все процессы ЖЦ ПО делятся на три группы: основные (5), вспомогательные (8), организационные (4). Для разработки моделей ЖЦ используется стандарт (ISO/IEC 12207). Стадия создания ПО – это часть процесса создания ПО, ограниченная временными рамками и заканчивающаяся выпуском конкретного продукта (модели, программы или документации). В состав ЖЦ ПО включают стадии:

Формирование требований к ПО

Проектирование

Реализация

Тестирование

Ввод в действие

Эксплуатация и сопровождение

Снятие с эксплуатации.