AlgStr / Библиотека / ЛЕКЦИИ / PZ00 / Жуковский Игорь

Абстракция и декомпозиция. Их взаимодействие при проектировании программ.

Очень небольшая программа, содержащая всего несколько сотен строк, может быть представлена одной неделимой единицей. Однако по мере возрастания размера программы такая монолитная структура становится неудобной, поскольку ее текст уже труден для понимания. Поэтому программа должна быть разбита на ряд независимых небольших программ, называемых модулями, которые сообща выполняют требуемую функцию.

Корректность процесса декомпозиции становится все более и более важной по мере того, как размер программы возрастает. Это обусловливается следующими причинами. Во-первых, в про­цесс составления программы вовлекается все большее число лю­дей. Если над программой работает несколько человек, то есте­ственно предположить их регулярные контакты. Такой контакт снижает вероятность различных разногласий, касающихся того, кто и что должен делать, и уменьшает серьезность последствий, возникающих в подобных ситуациях. Если над задачей работает много людей, то регулярные взаимодействия между ними стано­вятся невозможными, поскольку они отнимают слишком много времени. По этой причине программа может быть разбита на части, причем каждая из них может создаваться отдельными участниками независимо от остальных, вследствие чего контакты между людьми становятся минимальными.

Полезное время жизни программы (ее «рабочая» стадия) на­чинается с того момента, когда она передается потребителю. Од­нако на этом работа над программой не заканчивается. В тексте программы могут быть требующие исправления ошибки, а для обеспечения удобства работы с программой сообразно с требова­ниями пользователя может возникнуть необходимость в ее дальнейшей модификации. Работа по модификации и сопровождению программы может потребовать больше времени, чем все время, потраченное на ее разработку.

При модификации и сопровождении программы редко оказы­вается разумным начинать работу с ее полной переделки. Вместо этого предпочтительней внести изменения в уже существующую структуру и, следовательно, весьма важно, чтобы структура до­пускала возможность подобной модификации. В частности, необ­ходимо, чтобы части программы были независимы друг от друга с тем, чтобы изменение в одной части могло быть сделано без изменения других ее частей.

И наконец, время жизни большинства программ достаточно велико, поэтому работа с ними продолжается еще долгое время. Кроме этого, необходимо учитывать постоянные изменения в со­ставе рабочей группы, что приводит к тому, что модификация про­грамм обычно выполняется уже не разработчиками задачи. Все эти факторы предполагают структурирование программ таким об­разом, чтобы они были легко понимаемыми.

Целью при декомпозиции программы является создание модулей, которые в свою очередь представляют собой небольшие программы, взаимодействующие друг с другом по хорошо опреде­ленным и простым правилам. Если достигнем этой цели, то разработка отдельных модулей может осуществляться различ­ными людьми независимо друг от друга, без необходимости об­щения друг с другом, при этом все эти объединенные вместе про­граммы будут функционировать правильно. Помимо этого в про­цессе модификации программы появится возможность корректи­ровать отдельные модули без необходимости исправления других.

При декомпозиции задачи мы разбиваем ее на ряд подзадач так, что

1. каждая подзадача имеет один и тот же уровень рас­смотрения;

2. каждая задача может быть решена независимо;

3. полученные решения могут быть объединены вместе, позволяя решить исходную проблему.

Декомпозиция является весьма полезным и экономящим время способом решения задач в самых различных областях. Важно понимать, что декомпозиция не является не­кой панацеей и при неграмотном использовании может принести массу неприятностей. Отметим далее, что большие или плохо понимаемые задачи поддаются декомпозиции с большим трудом. К числу наиболее распространенных проблем относится ситуация, ври которой создание отдельных компонент, способных решить соответствующие подзадачи, не приводит к тому, что объединение этих компонент позволяет решить исходную задачу. Это является одной из причин, по которой интеграция системы часто оказы­вается затруднительной.

Абстракция представляет собой эффективный способ декомпозиции, осуществляемый посредством изменения списка детализации. Когда мы абстрагируемся от проблемы мы предполагаем игнори­рование ряда подробностей с тем, чтобы свести задачу к более простой.. После выполнения этого исходная задача по-прежнему будет оставаться нерешенной, однако она значительно упростится — возможно, даже до такой степени, что может быть решена другим человеком или даже группой таких людей.

Задачи абстрагирования и последующей декомпозиции типична для процесса создания программы: декомпозиция используется для разбиения программы на компоненты, которые могут быть затем объединены, позволив решить основную задачу абстрагирование же предполагает продуманный выбор компонент. Мы последовательно выполняем то один, то другой из этих про­цессов до тех пер, пока. не сведем исходную задачу к набору под­задач, решение которых известно.