2.2. Нисходящее программирование

Метод предполагает последовательное разложение функции обработки данных на простые функциональные элементы ("сверху вниз").

Сначала выделяется несколько подпрограмм, решающих глобальные задачи (например, инициализация данных, главная часть вычислений, завершение программы), а потом каждый из этих модулей детализируется на более низком уровне, также с разбиением на несколь­ко подпрограмм; процесс продолжается до тех пор, пока вся задача не окажется реализованной.

В результате подобных действий строится функциональная структура алгоритма, отражающая:

• цели предметной области (цель – подцели);

• состав приложений (задач обработки), обеспечивающих реализацию поставленных целей;

• характер взаимосвязи приложений с их основными характеристиками;

• функции обработки данных.

ФСА отражает состав и взаимосвязь функций обработки информации для реализации приложений, не раскрывая при этом логику выполнения каждой функции, условия или периодичность их вызовов.

Принято различать:

• функции ввода/вывода;

• функции вычислительной/логической обработки информации.

По частоте использования выделяют однократно выполняющиеся и повторяющиеся функции.

Вопрос 3. Модульное программирование. Понятие и основные характеристики программного модуля.

Модульное программирование базируется на использовании логически взаимосвязанной совокупности функциональных элементов (модулей), которые связаны между собой только по входным и выходным данным. Каждый модуль имеет один вход и один выход.

Модули обязательно содержат определение доступных для обработки данных, операции по их обработке, схемы взаимосвязи с другими модулями. Допустима разработка модулей на различных языках программирования с последующим объединением их в единый загрузочный модуль при помощи специальных компоновочных средств.

Каждый модуль состоит из спецификации и тела. Спецификации определяют правила использования модуля, а тело — способ реализации процесса обработки.

Достоинства модульного программирования:

1. Возможность модернизировать программу в процессе ее эксплуатации.

2. Ясность, простота реализуемого решения, понятность назначения модуля.

3. Описание всех переменных модуля посредством системы комментариев.

Понятие и основные характеристики программного модуля.

Модульное программирование основано на понятии модуля.

Модульная программа — это такая программа, в которой любую часть логической структуры можно изменить, не вызывая изменений в остальных частях программы.

Модуль – это логически взаимосвязанной совокупности функциональных элементов, которые связаны между собой только по входным и выходным данным.

Модуль характеризуют:

• один точка входа и один выхода – на входе программный модуль получает определенный набор исходных данных, выполняет содержательную обработку и возвращает один набор результатных данных, т.е. реализуется стандартный принцип IPO (Input – Process – Output) – вход-процесс-выход;

• функциональная завершенность – модуль выполняет перечень регламентированных операций для реализации каждой отдельной функции в полном составе, достаточных для завершения начатой обработки (т.е. каждый модуль реализует единственную независимую функцию);

• логическая независимость – результат работы программного модуля зависит только от исходных данных, но не зависит от работы других модулей и способов их реализации;

• слабые информационные связи с другими программными модулями – обмен информацией между модулями должен быть по возможности минимизирован;

• обозримый по размеру и сложности программный элемент; размер модуля по возможности должен быть минимизирован.

Таким образом, модули содержат определение доступных для обработки данных, операции обработки данных, схемы взаимосвязи с другими модулями.

Каждый модуль состоит из спецификации и тела. Спецификации определяют правила использования модуля, а тело – способ реализации процесса обработки.

Принципы модульного программирования программных продуктов во многом сходны с принципами нисходящего проектирования. Сначала определяются состав и подчиненность функций, а затем – набор программных модулей, реализующих эти функции.

Однотипные функции реализуются одними и теми же модулями. Функция верхнего уровня обеспечивается главным модулем; он управляет выполнением нижестоящих функций, которым соответствуют подчиненные модули.

При определении набора модулей, реализующих функции конкретного алгоритма, необходимо учитывать следующее:

• каждый модуль вызывается на выполнение вышестоящим модулем и, закончив работу, возвращает управление вызвавшему его модулю;

• принятие основных решений в алгоритме выносится на максимально "высокий" по иерархии уровень;

• для использования одной и той же функции в разных местах алгоритма создается один модуль, который вызывается на выполнение по мере необходимости. В результате дальнейшей детализации алгоритма создается функционально-модульная схема (ФМС) алгоритма приложения, которая является основой для программирования.

Состав и вид программных модулей, их назначение и характер использования в программе в значительной степени определяются инструментальными средствами. Например, применительно к средствам СУБД отдельными модулями могут быть:

• экранные формы ввода и/или редактирования информации базы данных;

• отчеты генератора отчетов;

• макросы;

• стандартные процедуры обработки информации;

• меню, обеспечивающее выбор функции обработки и др.

Алгоритмы большой сложности обычно представляются с помощью схем двух видов:

• обобщенной схемы алгоритма – раскрывает общий принцип функционирования алгоритма и основные логические связи между отдельными модулями на уровне обработки информации (ввод и редактирование данных, вычисления, печать результатов и т.п.);

• детальной схемы алгоритма представляет содержание каждого элемента обобщенной схемы с использованием управляющих структур в блок-схемах алгоритма, псевдокода либо алгоритмических языков высокого уровня.

Наиболее часто детально проработанные алгоритмы изображаются в виде блок-схем согласно требованиям структурного программирования.