Лекция 4. Работа в программировании. Уровни языков программирования. Метрика числа ошибок в программе.

Работа в программировании

Если мы ограничим понятие работы в программировании умственной деятельностью затрачиваемой на превращение заранее разработанного алгоритма в реализацию на языке которым исполнитель свободно владеет то метрические характеристики и понятия введенные выше дадут нам возможность проникнуть в суть процесса программирования и образуют исходную систему для его количественной оценки Простое соотношение между этими метрическими характеристиками и работой выполняемой программистом может быть получено с помощью шести шагов описанных ниже в общих чертах

Вывод уравнения работы

1. Как и ранее допустим что любая реализация какого­­-либо алгоритма заключается в N­-кратном выборе из словаря состоящего из  элементов

2. Предположим далее что каждый выбор из словаря  неслучаен Исследования методов сортировки показали что за исключением хеширования самым быстрым способом поиска в упорядоченном списке является двоичный поиск при котором список многократно делится пополам до тех пор пока не будет найден нужный элемент Полученное в результате число сравнений равно двоичному логарифму числа элементов в списке Следовательно эффективный процесс эквивалентный двоичному поиску  требует log₂ сравнений для нахождения элемента

3. На основании шагов 1 и 2 можно заключить что программа порождается выполнением N  log₂ мысленных сравнений

4. Поскольку объем программы V определяется как

V = N log₂ (41)

из шага 3 следует что он равен числу мысленных сравнений затрачиваемых на порождение программы

5. Каждое мысленное сравнение содержит ряд элементарных мысленных различений число которых является мерой сложности задачи Из предыдущих результатов вытекает что именно уровень программы L является величиной обратной ее сложности

6. Так как объем V равен числу мысленных сравнений а величина обратная уровню программы те 1/L, есть среднее число элементарных мысленных различений входящих в каждое мысленное сравнение общее число элементарных мысленных различений Е требуемых для порождения программы должно задаваться выражением

Е = (42)

Можно выявить более глубокий смысл уравнения работы если вспомнить уравнение (31)

L =

и подставить его в уравнение (42)

E = (43)

Уравнение (43) показывает что мысленная работа по реализации любого алгоритма с данным потенциальным объемом в каждом языке пропорциональна квадрату объема программы Как будет детально показано далее из уравнения (43) следует что так как «квадрат суммы больше суммы двух квадратов» правильное разбиение на модули может уменьшить работу по программированию реализаций разбитых на отдельные части Теперь перейдем от подсчета элементарных мысленных различений к измерению времени

Расчет времени, необходимого для программирования.

Рассмотрим понятие введенное психологом Джоном Страудом в работе «Тонкая структура психологического времени» ДжСтрауд определил «момент» как время требуемое человеческому мозгу для выполнения наиболее элементарного различения Он обнаружил что в течение времени бодрствования человек воспринимает эти «моменты» со скоростью «от пяти до двадцати раз» в секунду Следует отметить что в диапазон приведенных Страудом цифр попадает и число кадров в секунду превращающее кинофильм из последовательности отдельных снимков в непрерывное изображение Обозначая через S число страудовских «моментов» в секунду мы можем записать