13002

Програмування. Основні етапи розробки прикладних програм

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

ЛЕКЦІЯ 9 1.1: Програмування. Основні етапи розробки прикладних програм. Під програмуванням розуміють представлення в деякій символічній формі певного алгоритму. В якості символічної форми може використовуватися будьяка мова спілкування спеціально створена штучна...

Украинкский

2013-05-07

42.5 KB

6 чел.

ЛЕКЦІЯ 9

1.1: Програмування. Основні етапи розробки прикладних програм.

Під програмуванням розуміють представлення в деякій символічній формі певного  алгоритму. В якості символічної форми може використовуватися будь-яка мова спілкування, спеціально створена штучна мова, набір графічних знаків.

Алгоритмом прийнято вважати деяку послідовність команд, виконання яких в певному порядку дає очікуваний результат. Таким чином програмування і розробка алгоритму тісно пов’язані, оскільки самі алгоритми можуть бути записані мовою програмування. Поняття алгоритму не є строго визначеним.

Розробка програм вимагає детального аналізу як алгоритму так і самої програми, адже деколи послідовність команд може давати некоректний результат, тому виділяють певні ключові етапи забезпечення, на кожному етапі виконуються певні етапи, що дозволяє усунути різні недоліки.

1.2: Етапи розробки прикладних програм.

Постановка задачі. На цьому етапі замовник формулює проблему і вимоги до очікуваного результату. Тут можливі непорозуміння, оскільки „замовник” і „виконавець-програміст” є спеціалістами у своїх предметних областях.

Опис математичної моделі. Реальне явище або процес замінюється певним математичним співвідношенням, при цьому допускаються певні спрощення в математичній моделі.

Розв’язання математичної моделі. Якщо математичні співвідношення допускають точні розв’язки , то нема потреби використовувати наближені методи. Якщо ж модель є достатньо складною, то використовується якийсь із наближених чисельних методів.

Побудова алгоритму розв’язку. Часто одну і ту ж задачу можна розв’язати різними способами. Отримавши різні алгоритми, звичайно обирається найефективніший з них. В якості критерію ефективності вибирається час виконання, точність отриманого результату, використанням системних ресурсів. Оскільки час роботи суттєво залежить від машини, на якій реалізується алгоритм, то швидкодію алгоритму прийнято в кількості так званих „важких” операцій. Під „важкими” розуміють ті операції, на які процесор затрачає більше часу та ресурсів. Для математичних задач – операції  множення, ділення та звернення до функції, для задач обробки структур даних – операція порівняння, для задач системного програмування процесора – операція пересилки даних.

Якщо не вдається точно порахувати кількість важких операцій, то проводиться їхня оцінка. Тобто вибирається деяка функціональна оцінка алгоритму, яка визначає складність алгоритму в залежності від розміру задачі.

Крім оцінки ефективності алгоритму встановлюють такі властивості, як стійкість та коректність, а для алгоритмів послідовних наближень ще й збіжність.

Під стійким алгоритмом розуміють такий алгоритм, який при значній змінні вхідних даних незначно змінює результат.

Під коректним алгоритмом розуміють такий алгоритм, який дає єдиний стійкий розв’язок за скінчену кількість кроків. Остання умова означає, що він не повинен зациклюватися.

Проаналізувавши всі параметри, вибирається найбільш ефективний.

В будь-якому випадку алгоритм повинен будуватися без орієнтації на якусь конкретну мову програмування.

Програмна реалізація алгоритму. Вибір мови програмування здійснюється з двох основних міркувань:

а) можливостями мови;

б) наявність матеріальних ресурсів та апаратних засобів.

При програмуванні проводиться верифікація програм та їх оптимізація. Це ніби продовження аналізу ефективності алгоритму та покращення за рахунок можливостей певної мови програмування.

Під верифікацією  розуміється правильності програми.

Документування програми.  При передачі П.З. замовнику, складається додатковий файл коментарів та пояснень. Такі пояснення в окремому файлі використовуються, якщо програма передається у вигляді виконуваного чи командного файлу, тобто тоді, коли текст програми не є об’єктом передачі. Якщо ж передбачається передача тексту програми, то в цьому випадку бажане включення коментарів у програмі, що полегшують розуміння її замовником.

1.3. Структурне програмування. Основні структурні     елементи алгоритмів.

При розробці великих програмних систем виникає проблема контролю за виконанням всього проекту. Одним із способів вирішення принципів цієї проблеми є принцип „розділяй і володарюй”. Він передбачає розбиття основної задачі на деякі під задачі, які більш-менш незалежні. Кожен з компонентів теж може поділятися на під задачі. При цьому зрозуміло, що алгоритм розв’язку теж розділяється на під алгоритми. Такий поділ значно полегшує розробку і від лагодження певних частин.

Такий поділ – структурна декомпозиція, а програмування за цим принципом – структурним. Структурне програмування – дедуктивне (від складного до простого).

В структурному програмування більшість програм можна представити як послідовність викликів окремих найбільш загальних підпрограм.

Кожна з таких підпрограм в свою чергу має аналогічну будову, тобто теж складається з викликів інших підпрограм. Такий поділ може

продовжуватися до рівня елементарних операторів мови програмування, тому виникає питання: які основні структурні елементи можна виділити в алгоритмів і програм. Для побудови основних елементів алгоритму використовують три базових елементи.

 - об’єднуюча частина. Це точка алгоритму, в якій нічого не виконується. Це лише вхід чи вихід з окремого блоку алгоритму.

  -  функціональна вершина. Відповідає окремій дії алгоритму.    Виклик підпрограм, елементарний оператор мови.

    - предикатна вершина. Точка розгалуження в алгоритмі, яка здійснює передачу управління на певний під алгоритм при певній умові.

При допомозі цих трьох елементів можна побудувати будь-яку конструкцію алгоритму, а отже і весь алгоритм.

Зрозуміло, що такий стиль програмування можна реалізувати в засобах структурних мов програмування. Їх особливістю є те, що програми мають строго визначену структуру. Основні частини програми, які відповідають за окремі алгоритми, за своєю будовою подібні до головної програми, тобто мають таку ж структуру.

До структурних мов програмування відносять Pascal, C++,Delphi. В цих мовах основною компонентою є програми, процедури або функції. Це є ніби програма, яка виконує окрему частину алгоритму. Структурні мови зручні тим, що на основі них можна будувати модулі, бібліотеки зовнішніх програм, які використовуються декількома програмами одночасно.

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28546. О возможности реализации абсолютной секретности в постановке Шеннона 58.5 KB
  А это в свою очередь может повлиять на выбор противником своих действий и таким образом совершенной секретности не получится. Следовательно приведенное определение неизбежным образом следует из нашего интуитивного представления о совершенной секретности. Для совершенной секретности системы величины PEM и PM должны быть равны для всех E и M.
28548. Режим ECB 31 KB
  ECBрежим идеален для небольшого количества данных например для шифрования ключа сессии. Режим шифрования Электронная Кодовая Книга ECB Под режимом шифрования здесь понимается такой алгоритм применения блочного шифра который при отправке сообщения позволяет преобразовывать открытый текст в шифротекст а после передачи этого шифротекста по открытому каналу позволяет однозначно восстановить первоначальный открытый текст. Как видно из определения сам блочный шифр теперь является лишь частью другого алгоритма алгоритма режима шифрования....
28549. Режим CBC 39 KB
  Дешифрование в режиме СВС Для получения первого блока зашифрованного сообщения используется инициализационный вектор IV для которого выполняется операция XOR с первым блоком незашифрованного сообщения. В режиме CBC при зашифровании каждая итерация алгоритма зависит от результата предыдущей итерации поэтому зашифрование сообщения не поддаётся расспараллеливанию. Однако расшифрование когда весь шифротекст уже получен можно выполнять параллельно и независимо для всех блоков сообщения см. Это дает значительный выигрыш во времени при...
28550. Режим CFB 66.5 KB
  Как и в режиме CBC здесь используется операция XOR для предыдущего блока зашифрованного текста и следующего блока незашифрованного текста. Таким образом любой блок зашифрованного текста является функцией от всего предыдущего незашифрованного текста. Для левых J битов выхода алгоритма выполняется операция XOR с первыми J битами незашифрованного текста Р1 для получения первого блока зашифрованного текста С1. При дешифровании используется аналогичная схема за исключением того что для блока получаемого зашифрованного текста выполняется...
28551. Режим шифрования с обратной связью по выходу (OFB) 52.55 KB
  Разница заключается в том что выход алгоритма в режиме OFB подается обратно в регистр тогда как в режиме CFB в регистр подается результат применения операции XOR к незашифрованному блоку и результату алгоритма см. Шифрование в режиме OFB Основное преимущество режима OFB состоит в том что если при передаче произошла ошибка то она не распространяется на следующие зашифрованные блоки и тем самым сохраняется возможность дешифрования последующих блоков. Дешифрование в режиме OFB Недостаток режима OFB заключается в том что он более уязвим к...
28552. Симметричные методы шифрования DES 63.46 KB
  Функция перестановки одна и та же для каждого раунда но подключи Ki для каждого раунда получаются разные вследствие повторяющегося сдвига битов ключа. Последовательность преобразований отдельного раунда Теперь рассмотрим последовательность преобразований используемую на каждом раунде. Создание подключей Ключ для отдельного раунда Ki состоит из 48 битов. На каждом раунде Ci и Di независимо циклически сдвигаются влево на 1 или 2 бита в зависимости от номера раунда.
28553. Примеры современных шифров проблема последнего блока DES 26.44 KB
  Альтернативой DES можно считать тройной DES IDEA а также алгоритм Rijndael принятый в качестве нового стандарта на алгоритмы симметричного шифрования. Также без ответа пока остается вопрос возможен ли криптоанализ с использованием существующих характеристик алгоритма DES. Алгоритм тройной DES В настоящее время основным недостатком DES считается маленькая длина ключа поэтому уже давно начали разрабатываться различные альтернативы этому алгоритму шифрования.
28554. Распределение ключей. Использование базовых ключей 13.15 KB
  Он заключается в доставке абоненту сети связи не полного комплекта ключей для связи со всеми другими абонентами а некоторой универсальной заготовки уникальной для каждого абонента по которой он может вычислить необходимый ему ключ. Пусть в сети связи действуют N абонентов занумеруем их от 0 до N1 и поставим каждому абоненту уникальный открытый идентификатор Yi из некоторого множества Y открытый в смысле общеизвестный. Генерация ключей для абонентов сети связи заключается в выработке N секретных ключей Xi из некоторого множества X....