34667

Метод пошаговой детализации в программировании

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Полностью закончив детализацию всех блоков получаем решение задачи в целом. Детализируем операцию определения x: Определить x Определить x1 такое что fx1 =y Определить x2 такое что fx2 =y Определить x на интервале [x1 x2] Все. Таким образом определим значение x1 удовлетворяющее данному условию: Определить x1: x1:=1 цикл пока fx1 y x1:=x1 2 Все цикл Все 4 этап. Определить x2: x2:=1 цикл пока fx2 y x2:=x22 Все цикл Все.

Русский

2013-09-08

407.08 KB

11 чел.

Метод пошаговой детализации в программировании

Принцип нисходящего проектирования алгоритмов и программ (метод проектирования сверху вниз)

Для созданияхорошихпрограмм необходимо придерживаться определенных правил программирования. В связи с этим представляет интерес рассмотреть новый подход к разработке программ, получившей достаточно широкое распространение в последние годы - структурное программирование. 

Идеи структурного программирования были высказаны Э. Дейкстрой еще в 1965 г. Позже им были изложены основные положения структурного программирования в работеЗаметки по структурному программированию. С тех пор терминструктурное программированиешироко используется, но в разных смыслах и без строгого определения. 

Структурное программирование - метод программирования, использование которого снижает вероятность ошибок в процессе составления программ, повышает их надежность, эффективность, упрощает понимание, обеспечивает создание программ, структура которых ясна и неразрывно связана со структурой решаемых задач. 

Целью структурного программирования является попытка упростить процесс написания правильных программ и обеспечить возможность чтения программы от начала до конца, следуя логике. 

Программы, написанные с использованием традиционных методов, обычно имеют хаотичную структуру, поэтому и чтение, и понимание их затруднено. Структурированные программы можно читать как обычный текст сверху вниз без перерыва, так как они имеют последовательную организацию, т.е. применение метода структурного программирования улучшает ясность и читабельность программ. 

Иначе его еще называют методом пошаговой детализации. 

Нисходящее проектирование программы, когда первоначально программа рассматривается, как совокупность действий, каждое из которых затем детализируется и представляется как последовательность более простых и конкретных действий и т.д. Вплоть до отдельных операторов языка; такой подход позволяет реализовать наличие двух видов подпрограмм в языкепроцедур и функций. 

Первоначально продумывается общая структура алгоритма без детальной проработки отдельных его частей. Блоки требующие дальнейшей детализации, обозначаются пунктирной линией. Далее прорабатываются отдельные блоки, не детализированные на предыдущем шаге. 

Таким образом, на каждом шаге разработки уточняется реализация фрагмента алгоритма (или программы), т.е. решается более простая задача. Полностью закончив детализацию всех блоков, получаем решение задачи в целом. 

Если на каждом шаге детализации использовать принципы структурного программирования, то получается хорошая структурированная программа в целом. 

Процесс проектирования сверху вниз блок-схемы алгоритма показан на нижеприведенном примере.

Пример. Вычислить значения функции y=f(x) для x, изменяющегося от x 0 до x n с шагом h: 

, где 

x 0 = –; x n = 10; h = 1; a = –; b = 3.5.

Технология нисходящего проектирования с пошаговой детализацией является неотъемлемой частью создания хорошо структурированных программ. Разработка алгоритма методом пошаговой детализации заключается в следующем:

Любой алгоритм можно представить в виде одного предписания - в виде постановки задачи. Но если исполнитель не обучен исполнять заданное предписание, то возникает необходимость представить данное предписание в виде некоторой совокупности более простых предписаний. Если исполнитель не может выполнить и некоторые из них, то такие предписания вновь представляются в виде совокупности еще более простых предписаний. Объединяя так полученные предписания в единую совокупность выполняемых в определенном порядке предписаний получают выполнение исходного задания в целом.

Достоинства метода пошаговой детализации:

. Сохраняется концептуальная целостность программы: от сложного к простому.

. Проектирование программы, кодирование, проверку и документирование можно делать параллельно.

. В каждый момент времени (даже в начале разработки) имеется работающий вариант программы.

. Фразы естественного языка, будучи закомментированными, служат хорошим путеводителем по программе.

В процессе создания программы особое внимание нужно уделять разработке алгоритмов. Такой подход поможет избежать ошибок, допущенных при проектировании программного продукта. Наличие подобных ошибок потребует массу времени на исправление, возврат на предыдущие этапы разработки с целью их доработки.

При разработке алгоритмов обычно используют метод пошаговой детализации (поэтапно):

. На первом этапе описываются решения поставленной перед программой задачи, выделяются подзадачи.

. В последующих этапах описывается решение каждой подзадачи, выделяя при этом новые подзадачи. Так происходит до тех пор, пока решение подзадач не будет очевидным. Рекомендовано решение каждой задачи описывать при помощи 1 - 2 конструкций не более, чтобы более четко представлять структуру программы.

Например: Требуется разработать программу, которая с определенной точностью eps находит значение аргумента x по заданному значению функции y при известном значении n

Где: n>1, x>0

При n>1 функция является монотонно возрастающей, значение аргумента x можно определить с помощью метода половинного деления. В чем заключается это метод?

. Находим отрезок [x1, x2], который удовлетворяет условию: f(x1)<=y<=f(x2).

. Делим полученный отрезок пополам: xt=(x1+x2)/2 и определеяем в какой половине отрезка находится x. Для этого сравниваем два значения: f(x1) и y.

. Полученный отрезок вновь делим пополам, процесс повторяется до тех пор, пока разность x1 и x2 не станет меньше заданного значения eps.

При разработке алгоритма данной программы используем метод пошаговой детализации.

этап. Общая структура программы:

Программа:

Ввести y, n, eps

Определить x

Вывести x, y

Конец.

2 этап. Детализируем операцию определения x:

Определить x

Определить x1 такое, что f(x1)<=y

Определить x2 такое, что f(x2)>=y

Определить x на интервале [x1, x2]

Все.

3 этап. Детализируем операцию определения x1. Значение x1 подбираем таким образом, чтобы выполнялось условие f(x1)<=y. Известно, что x>0, следовательно, берем любое значение x, например x1=1 и будем его пследовательно уменьшать, допустим в 2 раза. Таким образом определим значение x1, удовлетворяющее данному условию:

Определить x1:

x1:=1

цикл - пока f(x1)>y

x1:=x1/2

Все - цикл

Все

4 этап. Детализируем операцию определения x2. Значение x2 определяем аналогично x1, но исходное значение будем последовательно увеличивать в 2 раза.

Определить x2:

x2:=1

цикл - пока f(x2)< y

x2:=x2*2

Все - цикл

Все.

5 этап. Детализируем операцию определения x. Определение x выполняется последовательным сокращением отрезка [x1, x2].

Определить x:

цикл - пока x2-x1>eps

сократить отрезок [x1, x2]

все - цикл

Все.

6 этап. Детализируем операцию сокращения отрезка [x1, x2]. Интервал определения x сокращаем делением пополам и отбрасываем половину, которая не удовлетворяет условию f(x1)<=y<=f(x2):

Сократить интервал определения x:

xt=(x1+x2)/2

если f(xt)>y

то x2:=xt

иначе x1:=xt

все - если

Все.

Таким образом, за 6 этапов разработан следующий алгоритм:

Программа:

Ввести y, n, eps

x1:=1

цикл - пока f(x1)>y

x1:=x1/2

все - цикл

x2:=1

цикл - пока f(x2)< y

x2:=x2*2

все - цикл

цикл - пока x2-x1>eps

xt:=(x1+x2)/2

если f(xt)>y

то x2:=xt

иначе x1:=xt

все - если

все - цикл

Вывести xt, y

Конец.

Таким образом, на каждом этапе решается простая задача, что облегчает разработку алгоритма. Для решения данной задачи был использован псевдокод, но можно использовать и блок - схемы алгоритмов


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22396. Системный уровень компьютерного проектирования сложных объектов 110.5 KB
  Системный подход направление методологии научного познания и социальной практики в основе которого лежит рассмотрение объектов как системы; ориентирует исследователя на раскрытие целостности объекта на выявление многообразных типов связей в нем и сведения их в единую теоретическую картину. Основная процедура – построение обобщающей модели отражающие взаимосвязи реальной ситуации; техническая основа системного анализа – ЭВМ и информационные системы. Основной общий принцип системного подхода заключается в рассмотрении частей явления или...
22397. Математические модели объектов проектирования 148 KB
  3 Функциональные и структурные модели; 3. В САПР для каждого иерархического уровня сформулированы основные положения математического моделирования выбран и развит соответствующий математический аппарат получены типовые ММ элементов проектируемых объектов формализованы методы получения и анализа математических моделей систем. Это обстоятельство приводит к расширению множества используемых моделей и развитию алгоритмов адаптивного моделирования.
22398. Математическое обеспечение САПР 86 KB
  4 Постановка и решение задач синтеза 4.6 Место процедур синтеза в проектировании 4. Специфика предметных областей проявляется прежде всего в математических моделях ММ проектируемых объектов она заметна также в способах решения задач структурного синтеза.4 Постановка и решение задач синтеза 4.
22399. Интегрированные системы автоматизированного проекти 122 KB
  1Типы САПР в области машиностроения Среди CADсистем различают системы нижнего среднего и верхнего уровней. Системы верхнего уровня называемые также тяжелыми САПР или hiend разрабатывались для реализации на рабочих станциях или мейнфреймах. Эти системы были более универсальными но и дорогими ориентированными на геометрическое твердотельное и поверхностное моделирование.
22400. Системы и технологии управления проектированием и жизненным циклом изделия (PDM-, PLM-, CALS-технологии) 147 KB
  Однако попытки использовать имевшиеся в то время СУБД не приводили к удовлетворительным результатам в силу разнообразия типов проектных данных распределенного и параллельного характера процессов проектирования с одной стороны и недостаточной развитости баз данных с другой стороны. Однако они не учитывали или в недостаточной степени удовлетворяли требованиям обеспечения целостности данных управления потоками проектных работ многоаспектного доступа пользователей к данным. Они предназначены для информационного обеспечения проектирования и...
22401. CASE-технологии компьютерного проектирования 94.5 KB
  1 Введение CASEтехнологии; 7.2 CASEсредства.4 Структурный подход к проектированию ИС CASE средствами.
22402. CASE-средства анализа и синтеза проектных решений информационных систем 238 KB
  Взаимодействие блоков друг с другом описываются посредством интерфейсных дуг выражающих ограничения которые в свою очередь определяют когда и каким образом функции выполняются и управляются; строгость и точность. отделение организации от функции т. Методология SADT может использоваться для моделирования широкого круга систем и определения требований и функций а затем для разработки системы которая удовлетворяет этим требованиям и реализует эти функции. Диаграммы главные компоненты модели все функции ИС и интерфейсы на них...
22403. Основные понятия и методология проектирования сложных объектов и систем. Методология системного подхода к проблеме проектирования сложных систем 233 KB
  Сущность процесса проектирования Методология системного подхода к проблеме проектирования сложных систем 1. Сущность процесса проектирования Сущность процесса проектирования заключается в разработке конструкций и технологических процессов производства новых изделий которые должны с минимальными затратами и максимальной эффективностью выполнять предписанные им функции в требуемых условиях [70 71]. Результатом проектирования как правило служит полный комплект документации содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в...
22404. Основные понятия и методология проектирования слож 171.5 KB
  План Понятия инженерного проектирования; 2. Цели проектирования; 3. Объекты проектирования; Процессы проектирования.