8. Модульне програмування

Модульне програмування засноване на понятті модуля - логічно взаємозв'язаній сукупності функціональних елементів, оформлених у вигляді окремих програмних модулів.

Модуль характеризують:

• один вхід і один вихід - на вході програмний модуль отримує певний набір початкових даних, виконує змістовну обробку і повертає один набір результатних даних;

• функціональна завершеність - модуль виконує перелік регламентованих операцій для реалізації кожної окремої функції у повному складі, достатніх для завершення початої обробки;

• логічна незалежність - результат роботи програмного модуля залежить тільки від початкових даних, але не залежить від роботи інших модулів;

• слабкі інформаційні зв'язки з іншими програмними модулями - обмін інформацією між модулями повинен бути по можливості мінімізований;

• осяжний за розміром і складністю програмний елемент.

Таким чином, модулі містять визначення доступних для обробки даних, операції обробки даних, схеми взаємозв'язку з іншими модулями.

Властивості модулів:

• функціональна цілісність і завершеність (кожен модуль реалізує одну функцію, але реалізує добре і повністю);

• автономность и независимость от других модулей (независимость работы модуля-преемника от работы модуля-предшественника; при этом их связь осуществляется только на уровне передачи/приема параметров и управления);

• можливість розвитку;

• відвертість для користувачів і розробників (для модернізації і використання);

• коректність і надійність;

• посилання на тіло модуля відбувається тільки по імені модуля, тобто виклик і актуалізація модуля можливі тільки через його заголовок.

Властивості (переваги) модульного проектування алгоритмів:

• можливість розробки алгоритму великого об'єму (алгоритмічного комплексу) різними виконавцями;

• можливість створення і ведення бібліотеки найбільш часто використовуваних алгоритмів (підалгоритмів);

• полегшення тестування алгоритмів і обгрунтування їх правильності ;

• спрощення проектування і модифікації алгоритмів ;

• зменшення складності розробки (проектування) алгоритмів (або комплексів алгоритмів);

• наблюдаемость обчислювального процесу при реалізації алгоритмів.

Модульна структура програмних продуктів

Принципи модульного програмування програмних продуктів багато в чому схожі з принципами низхідного проектування. Спочатку визначаються склад і підлеглість функцій, а потім - набір програмних модулів, що реалізовують ці функції.

Однотипні функції реалізуються одними і тими ж модулями. Функція верхнього рівня забезпечується головним модулем; він управляє виконанням нижчестоячих функцій, яким відповідають підлеглі модулі.

При визначенні набору модулів, що реалізовують функції конкретного алгоритму, необхідно враховувати наступне:

• кожен модуль викликається на виконання вищестоящим модулем і, закінчивши роботу, повертає управління модулю, що викликав його;

• ухвалення основних рішень в алгоритмі виноситься на максимально "високий" за ієрархією рівень;

для використання однієї і тієї ж функції в різних місцях алгоритму створюється один модуль, який викликається на виконання в міру необхідності. В результаті подальшої деталізації алгоритму створюється функціонально-модульна схема.

Тестування алгоритму – це перевірка правильності або неправильності роботи алгоритму на спеціально заданих тестах або тестових прикладах – завданнях з відомими вхідними даними і результатами (іноді достатні їх наближення). Тестовий набір повинен бути мінімальним і повним, тобто що забезпечує перевірку кожного окремого типу наборів вхідних даних, особливо виняткових випадків.

Тестування алгоритму не може дати повної (100%-ой) гарантії правильності алгоритму для всіх можливих наборів вхідних даних, особливо для достатньо складних алгоритмів.