Лекция 2. Основы программной инженерии. Основные этапы разработки программ, их назначение и характеристики

Сентябрь 7, 2022

Главная
Алгебра
Лекция 2. Основы программной инженерии. Основные этапы разработки программ, их назначение и характеристики

Содержание

2. Лекция 2 Основные этапы разработки программ, их назначение и характеристики
3. Основные этапы разработки программ
4. Постановка задачи Цель этапа: определение функциональных возможностей программы, подготовка технического задания и внешней спецификации
5. К чему может привести непонимание между заказчиком и разработчиком ПО Заказчик не может толком сформулировать требования,
6. Внешняя спецификация программы Внешняя спецификация - достаточно полная и точная формулировка решаемой задачи Формальная спецификация программы:
7. Состав внешней спецификации Описание исходных данных. Должны быть точно описаны синтаксис (формат) и семантика (назначение, тип,
8. Разработка алгоритма Алгоритм – это полное и точное описание на некотором языке конечной последовательности правил, указывающих
9. Свойства алгоритмов Дискретность – возможность разбиения на шаги Понятность – ориентация на конкретного исполнителя Определенность –
10. Процесс алгоритмизации разложение всего вычислительного процесса на отдельные шаги – возможные составные части алгоритма, что определяется
11. Способы описания алгоритмов словесно-формульный (на естественном языке, вербальный); структурный или блок-схемный (графический); с использованием специальных алгоритмических
12. Словесно-формульный способ Пусть необходимо найти значение выражения: у=2а-(х+6) Словесно-формульным способом алгоритм решения этой задачи может быть
13. Стандарты графических изображений блоков а = 10, 15, 20 мм; b = 1,5а
14. Применение блок-схем
15. Пример псевдокода для функции печати массива Вход: a – массив целых чисел, n – количество элементов
16. Технология разработки алгоритмов Качества хорошего алгоритма: правильно решает поставленную задачу легок для понимания прост для доказательства
17. Базисные управляющие структуры где P – условие, S – оператор а) следование; б) ветвление; в) цикл
18. Дополнительные управляющие структуры а) структура сокращенного ветвления; б) структура выбора; в) структура цикла с параметром; г)
19. Написание программы на языке программирования Программа – логически упорядоченная последовательность команд, необходимых для решения определенной задачи
20. Порядок прохождения задач через ЭВМ
21. Трансляция программы Компиляция - преобразование объектов (данных и операций над ними) с входного языка в объекты
22. Компиляция программы Компилятор – это программа, предназначенная для трансляции исходного текста программы с высокоуровневого языка в
23. Компоновка программы Компоновка - это процесс сборки программы из объектных модулей, в котором производится их объединение
24. Выполнение программы Исполняемый файл — это файл, содержащий программу в том виде, в котором она может
25. Тестирование программы Тестирование – это процесс исполнения программы с целью обнаружения ошибок Требования к тестам: Простота:
26. Отладка программы Отладка — этап разработки компьютерной программы, в ходе выполнения которого обнаруживают, локализуют и устраняют
27. Примеры синтаксических ошибок пропуск необходимого знака пунктуации; несогласованность скобок или пропуск нужных скобок; неверное написание зарезервированных
28. Примеры семантических ошибок некорректное использование переменных (до инициализации, использование индексов, выходящих за границы массивов и т.п.);
29. Примеры логических ошибок ошибки алгоритма; ошибки накопления погрешностей результатов вычисления (некорректное отбрасывание дробных цифр числа, некорректное
30. Последовательность обнаружения ошибок ошибки трансляции (компиляции): ошибки соответствия синтаксису языка ошибки компоновки (ошибки связи); ошибки данных;
31. Методы отладки Отладка за столом: просмотр; проверка; прокрутка; Программный способ отладки (так называемая отладочная печать): эхо–печать
32. Трудоемкость этапов
34. Скачать презентацию

Слайд 2

Лекция 2
Основные этапы разработки программ, их назначение и характеристики

Слайд 3

Основные этапы разработки программ

Слайд 4

Постановка задачи
Цель этапа: определение функциональных возможностей программы, подготовка технического задания и

внешней спецификации

Слайд 5

К чему может привести непонимание между заказчиком и разработчиком ПО
Заказчик не

может толком сформулировать требования, завышает их
Ответное предложение поставщика (разработчика) не вполне соответствует заявке заказчика
Аналитик предлагает ошибочную эскизную архитектуру
Программисты создают код с ошибками
Имеют место проблемы внедрения

Слайд 6

Внешняя спецификация программы
Внешняя спецификация - достаточно полная и точная формулировка решаемой задачи
Формальная

спецификация программы: {Q}S{R},
где Q – предусловие программы S,
R – постусловие программы S
Если выполнение программы S началось в состоянии, удовлетворяющем Q, то имеется гарантия, что оно завершится через конечное время в состоянии, удовлетворяющем R

Слайд 7

Состав внешней спецификации
Описание исходных данных. Должны быть точно описаны синтаксис (формат)

и семантика (назначение, тип, допустимые значения, область изменения) всех исходных данных, которые вводит пользователь в программу
Описание выходных данных. Дается точное описание семантики и синтаксиса всех результатов, формируемых программой, а также сообщений оператору об ошибках, о ходе вычислительного процесса, о запросах и т.д. Указывается реакция программы на некорректность исходных данных
Описание функций преобразования информации, выполняемых программой, с точки зрения пользователя
Дополнительные сведения о программе: ограничения на используемую память, длину программы, время ее работы; идеи относительно внутреннего проектирования функций (если это необходимо). В этот раздел также включают описание способа обращения к программе

Слайд 8

Разработка алгоритма
Алгоритм – это полное и точное описание на некотором языке

конечной последовательности правил, указывающих исполнителю действия, которые он должен выполнить, чтобы за конечное время перейти от (варьируемых) исходных данных к искомому результату

Слайд 9

Свойства алгоритмов
Дискретность – возможность разбиения на шаги
Понятность – ориентация на конкретного

исполнителя
Определенность – однозначность толкования инструкций
Конечность – возможность получения результата за конечное число шагов
Массовость – применимость к некоторому классу объектов
Эффективность – оптимальность времени и ресурсов, необходимых для реализации алгоритма

Слайд 10

Процесс алгоритмизации
разложение всего вычислительного процесса на отдельные шаги – возможные составные

части алгоритма, что определяется внутренней логикой самого процесса и системой команд исполнителя;
установление взаимосвязей между отдельными шагами алгоритма и порядка их следования, приводящего от известных исходных данных к искомому результату;
полное и точное описание содержания каждого шага алгоритма на языке выбранной алгоритмической системы;
проверка составленного алгоритма на предмет, действительно ли он реализует выбранный метод и приводит к искомому результату

Слайд 11

Способы описания алгоритмов
словесно-формульный (на естественном языке, вербальный);
структурный или блок-схемный (графический);
с

использованием специальных алгоритмических языков (нотаций);
с помощью сетей Петри;
программный

Слайд 12

Словесно-формульный способ
Пусть необходимо найти значение выражения:
у=2а-(х+6)
Словесно-формульным способом алгоритм решения

этой задачи может быть записан в следующем виде:
1.    Ввести значения а и х
2.    Сложить х и 6
3.    Умножить а на 2
4.    Вычесть из 2а сумму (х+6)
5.    Вывести у как результат вычисления выражения

При словесно-формульном способе алгоритм записывается
в виде текста с формулами по пунктам, определяющим
последовательность действий

Слайд 13

Стандарты графических изображений блоков
а = 10, 15, 20 мм; b = 1,5а

Слайд 14

Применение блок-схем

Слайд 15

Пример псевдокода для функции печати массива
Вход: a – массив целых чисел,

n – количество элементов в массиве
Выход: -
пока не конец массива делать
печатать очередной элемент массива
все пока

Слайд 16

Технология разработки алгоритмов
Качества хорошего алгоритма:
правильно решает поставленную задачу
легок для понимания
прост для

доказательства правильности
удобен для модификации
Конструирование и оформление алгоритмов осуществляется в рамках структурного подхода, в основе которого лежит теорема о структурировании: алгоритм решения любой практически вычислимой задачи может быть представлен с использованием трех элементарных базисных управляющих структур:
а) следования;
б) ветвления;
в) цикла с предусловием

Слайд 17

Базисные управляющие структуры
где P – условие, S – оператор
а) следование; б)

ветвление; в) цикл с предусловием

Базисный набор управляющих структур является функционально полным

Слайд 18

Дополнительные управляющие структуры
а) структура сокращенного ветвления;
б) структура выбора;
в) структура цикла с параметром;

г) структура цикла с постусловием

Любой алгоритм может быть построен посредством композиции базисных и дополнительных структур:
их последовательным соединением, т.е. образованием последовательных конструкций;
их вложением друг в друга, т.е. образованием вложенных конструкций

Слайд 19

Написание программы на языке программирования
Программа – логически упорядоченная последовательность команд, необходимых для

решения определенной задачи
Текст программы – полное законченное и детальное описание алгоритма на языке программирования

Программа – алгоритм, записанный на языке программирования

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная
для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет
набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих
внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель
(компьютер) под ее управлением

Слайд 20

Порядок прохождения задач через ЭВМ

Слайд 21

Трансляция программы
Компиляция - преобразование объектов (данных и операций над ними) с

входного языка в объекты на другом языке для всей программы в целом с последующим выполнением полученной программы в виде отдельного шага
Интерпретация - анализ отдельного объекта на входном языке с одновременным выполнением (интерпретацией)

Трансляция — это преобразование программы с одного языка программирования в семантически эквивалентный текст на другом языке

Слайд 22

Компиляция программы
Компилятор – это программа, предназначенная для трансляции исходного текста программы с

высокоуровневого языка в объектный код. Входной информацией для компилятора является описание алгоритма или программа на языке программирования

Результатом компиляции является объектный файл с необходимыми внешними ссылками для компоновщика. Программа уже переведена в машинные инструкции, однако еще не полностью готова к выполнению

Слайд 23

Компоновка программы
Компоновка - это процесс сборки программы из объектных модулей, в

котором производится их объединение в исполняемую программу и связывание вызовов внешних функций и их внутреннего представления (кодов), расположенных в различных объектных модулях. При этом могут объединяться один или несколько объектных модулей программы и объектные модули, взятые из библиотечных файлов и содержащие стандартные функции и другие инструкции

Результатом компоновки является исполняемый файл, т.е. файл, который может быть обработан или выполнен компьютером без предварительной трансляции

Компоновщик – модуль системы программирования или самостоятельная программа, которая собирает результирующую программу из объектных модулей и стандартных библиотечных модулей

Слайд 24

Выполнение программы
Исполняемый файл — это файл, содержащий программу в том виде,

в котором она может быть исполнена компьютером
Формат исполняемого файла — это соглашение о размещении в нём машинных команд и вспомогательной информации

В операционной системе Windows основным является формат
исполняемых файлов PE (от англ. portable executable — переносимый
исполняемый). Файлы этого формата обычно имеют расширение
«.exe» или «.dll». При этом непосредственно выполнить можно только
файлы с расширением «.exe»

Слайд 25

Тестирование программы
Тестирование – это процесс исполнения программы с целью обнаружения

ошибок
Требования к тестам:
Простота: тест должен представлять собой простой набор исходных данных, позволяющих легко просчитать и получить верный результат
Полнота: в результате тестирования каждый оператор программы должен выполниться хотя бы один раз
Не избыточность: не избыточный тест – это такой тест, в котором удаление хотя бы одного тестового набора данных превращает его в неполный

Слайд 26

Отладка программы
Отладка — этап разработки компьютерной программы, в ходе выполнения которого обнаруживают,

локализуют и устраняют ошибки

Ошибка – это расхождение между вычисленным,
наблюдаемым и истинным, заданным или теоретически
правильным значением

Классификация программных ошибок:
синтаксические (нарушение грамматических правил языка программирования);
семантические (нарушение порядка следования параметров функций, неправильное построение выражений);
прагматические или логические (заключаются в неправильной логике алгоритма, нарушении смысла вычислений и т. п.)

Слайд 27

Примеры синтаксических ошибок
пропуск необходимого знака пунктуации;
несогласованность скобок или пропуск нужных скобок;
неверное

написание зарезервированных слов;
отсутствие объявлений идентификаторов

Синтаксические ошибки обнаруживаются
компилятором

Слайд 28

Примеры семантических ошибок
некорректное использование переменных (до инициализации, использование индексов, выходящих за

границы массивов и т.п.);
ошибки вычисления (некорректное использование целочисленной арифметики, незнание приоритетов выполнения операций, деление на 0, извлечение корня из отрицательного числа и т.п.);
ошибки межмодульного интерфейса (игнорирование системных соглашений при передаче параметров, нарушение области действия локальных и глобальных переменных и т.п.)

Семантические ошибки также обнаруживаются
компилятором

Слайд 29

Примеры логических ошибок
ошибки алгоритма;
ошибки накопления погрешностей результатов вычисления (некорректное отбрасывание дробных

цифр числа, некорректное использование приближенных методов вычисления, игнорирование использования разрядной сетки ЭВМ и т.п.)

Логические ошибки обнаруживаются
программистом

Слайд 30

Последовательность обнаружения ошибок
ошибки трансляции (компиляции):
ошибки соответствия синтаксису языка
ошибки компоновки (ошибки связи);
ошибки

данных;
ошибки выполнения
ошибки логики

Слайд 31

Методы отладки
Отладка за столом:
просмотр;
проверка;
прокрутка;
Программный способ отладки (так называемая отладочная печать):
эхо–печать входных

данных;
печать в ветвях программы;
печать в узлах программы;
Аппаратный способ (встроенные интегрированные средства отладки):
выполнение по шагам
просмотр переменных в окне наблюдения;
локализация места ошибки при выполнении программы до курсора

Слайд 32

Лекция 2. Основы программной инженерии. Основные этапы разработки программ, их назначение и характеристики

Содержание

Лекция 2 Основные этапы разработки программ, их назначение и характеристики

Основные этапы разработки программ

Постановка задачиЦель этапа: определение функциональных возможностей программы, подготовка технического задания и

К чему может привести непонимание между заказчиком и разработчиком ПОЗаказчик не

Внешняя спецификация программыВнешняя спецификация - достаточно полная и точная формулировка решаемой задачиФормальная

Состав внешней спецификацииОписание исходных данных. Должны быть точно описаны синтаксис (формат)

Разработка алгоритмаАлгоритм – это полное и точное описание на некотором языке

Свойства алгоритмовДискретность – возможность разбиения на шагиПонятность – ориентация на конкретного

Процесс алгоритмизацииразложение всего вычислительного процесса на отдельные шаги – возможные составные

Способы описания алгоритмов словесно-формульный (на естественном языке, вербальный);структурный или блок-схемный (графический);с

Словесно-формульный способ Пусть необходимо найти значение выражения:у=2а-(х+6) Словесно-формульным способом алгоритм решения

Стандарты графических изображений блоков а = 10, 15, 20 мм; b = 1,5а

Применение блок-схем

Пример псевдокода для функции печати массиваВход: a – массив целых чисел,

Технология разработки алгоритмовКачества хорошего алгоритма:правильно решает поставленную задачулегок для пониманияпрост для

Базисные управляющие структурыгде P – условие, S – оператора) следование; б)

Дополнительные управляющие структурыа) структура сокращенного ветвления;б) структура выбора; в) структура цикла с параметром;

Написание программы на языке программированияПрограмма – логически упорядоченная последовательность команд, необходимых для

Порядок прохождения задач через ЭВМ

Трансляция программыКомпиляция - преобразование объектов (данных и операций над ними) с

Компиляция программыКомпилятор – это программа, предназначенная для трансляции исходного текста программы с

Компоновка программыКомпоновка - это процесс сборки программы из объектных модулей, в

Выполнение программыИсполняемый файл — это файл, содержащий программу в том виде,

Тестирование программы Тестирование – это процесс исполнения программы с целью обнаружения

Отладка программы Отладка — этап разработки компьютерной программы, в ходе выполнения которого обнаруживают,

Примеры синтаксических ошибокпропуск необходимого знака пунктуации;несогласованность скобок или пропуск нужных скобок;неверное

Примеры семантических ошибокнекорректное использование переменных (до инициализации, использование индексов, выходящих за

Примеры логических ошибокошибки алгоритма;ошибки накопления погрешностей результатов вычисления (некорректное отбрасывание дробных

Последовательность обнаружения ошибокошибки трансляции (компиляции):ошибки соответствия синтаксису языкаошибки компоновки (ошибки связи);ошибки

Методы отладкиОтладка за столом:просмотр;проверка;прокрутка;Программный способ отладки (так называемая отладочная печать):эхо–печать входных

Трудоемкость этапов

Похожие презентации