Понятие структурного программирования принципы структурного программирования

18. Понятие структурного программирования.

Структурное программирование – это такой подход (метод) составления программ, который способствует построению надежных, корректных и хорошо понимаемых программ. Такие программы имеют ясную логику, их легко читать сверху вниз, в них можно гораздо быстрее отыскать ошибки, внести изменения и исправления. Принцип структурного программирования состоит в том, что программа составляется из небольшого набора структурных конструкций управления вычислениями. При этом каждая структурная конструкция имеет один выход и один вход. Программа написания с помощью таких структур (`регулярных` способов) называется структурированием. И таких структур 3: следования (последовательности), ветвления и цикла.

Структура «следование» задает определенный порядок следования действий. Действия выполняются в порядке их написания. Структура может задаваться явно(когда используются какие-то средства для выделения структуры) или неявно(один оператор следует за другим).

Структура «ветвления» задает выбор одного действия из нескольких возможностей.

Структура «цикл» используется для того, чтобы задать действия, которые должны быть многократно повторить.

19. Понятие подпрограммы и модульного программирования. Цели модульного программирования. Виды подпрограмм: функция, процедура.

При нисходящей разработке проектирование программы ведется “сверху-вниз”. В решаемой задаче сначала выделяется небольшое число достаточно самостоятельных, более простых задач (подзадач), а в проектируемой программе намечается соответствующее число блоков (частей программы), каждый из которых предназначен для решения одной из подзадач. Определяется функциональное назначение каждого блока (модуля): что он должен делать, какие данные являются исходными для блока, какие – результатами. Если какие-то из подзадач оказываются достаточно сложными (алгоритмы их решения не являются очевидными), то к каждой из них применяется аналогичный процесс выделения подзадач.

Этот процесс пошаговой детализации продолжается до тех пор, пока каждый из выделенных блоков программы не окажется таким, что его реализация (кодирование) на выбранном языке программирования уже не вызовет трудностей. Таким образом, программа может иметь многоуровневую структуру:

Если на каждом шаге детализации будут использоваться принципы структурного программирования, то это обеспечит хорошую структурированность и программы в целом.

В языках программирования одним из средств реализации модульной структуры программы является метод подпрограмм.

Подпрограмма – это самостоятельная программная единица, которая позволяет выделить из программы частичный алгоритм и записать его только один раз, но использовать столько раз, сколько это необходимо.

Основные свойства подпрограмм:

1) подпрограмма должна иметь один вход и один выход;

2) подпрограмма должна решать самостоятельную задачу по принципу одна подпрограмма – одна функция. Например, ввод линейного массива, вычисление произведения матриц, поиск наибольшего элемента в одномерном массиве и т.д.;

3) подпрограмма должна возвращать управление в ту часть программы, которая ее вызвала;

4) подпрограмма может вызывать другую подпрограмму, в том числе и саму себя, в последнем случае мы имеем дело с рекурсивной подпрограммой;

5) подпрограмма должна настраиваться на входные данные вызывающей части и возвращать результат;

6) размер подпрограммы желательно ограничивать одной-двумя страницами исходного текста.

Каждой подпрограмме дается имя, которое используется для активации действий, описанных в подпрограмме (вызова подпрограммы) в тех местах программы, где необходимо их выполнить. В точке вызова подпрограммы управление передается ее первой команде. Выполнение подпрограммы завершается действиями по возвращению управления в точку вызова – т.е. команде, непосредственно следующей за точкой вызова, называемой точкой возврата. Таким образом, в структурированной программе между программными единицами устанавливается отношение вызываемая–вызывающая.

Схема взаимодействия вызывающей и вызываемой может быть следующей:

Источник

2. Структурное программирование. Понятия и принципы.

Структурное программирование — методология разработки программного обеспечения, в основе которой лежит представление программы в виде иерархической структуры блоков. Предложена в 1970-х годах Э. Дейкстрой и др.

В соответствии с данной методологией любая программа строится без использования оператора goto из трёх базовых управляющих структур: последовательность, ветвление, цикл; кроме того, используются подпрограммы. При этом разработка программы ведётся пошагово, методом «сверху вниз».

Методология структурного программирования появилась как следствие возрастания сложности решаемых на компьютерах задач, и соответственно, усложнения программного обеспечения. В 1970-е годы объёмы и сложность программ достигли такого уровня, что традиционная (неструктурированная) разработка программ перестала удовлетворять потребностям практики. Программы становились слишком сложными, чтобы их можно было нормально сопровождать. Поэтому потребовалась систематизация процесса разработки и структуры программ.

Цель структурного программирования — повысить производительность труда программистов, в том числе при разработке больших и сложных программных комплексов, сократить число ошибок, упростить отладку, модификацию и сопровождение программного обеспечения.

Такая цель была поставлена в связи с ростом сложности программ и неспособностью разработчиков и руководителей крупных программных проектов справиться с проблемами, возникшими в 1960 – 1970 годы в связи с развитием программных средств.

Принципы структурного программирования

Становление и развитие структурного программирования связано с именем Эдсгера Дейкстры. Принцип 1. Следует отказаться от использования оператора безусловного перехода goto. Принцип 2. Любая программа строится из трёх базовых управляющих конструкций: последовательность, ветвление, цикл.

• Последовательность — однократное выполнение операций в том порядке, в котором они записаны в тексте программы.
• Бертран Мейер поясняет: «Последовательное соединение: используйте выход одного элемента как вход к другому, подобно тому, как электрики соединяют выход сопротивления со входом конденсатора».
• Ветвление — однократное выполнение одной из двух или более операций, в зависимости от выполнения заданного условия.
• Цикл — многократное исполнение одной и той же операции до тех пор, пока выполняется заданное условие (условие продолжения цикла).

Принцип 3. В программе базовые управляющие конструкции могут быть вложены друг в друга произвольным образом. Никаких других средств управления последовательностью выполнения операций не предусматривается.

Принцип 4. Повторяющиеся фрагменты программы можно оформить в виде подпрограмм (процедур и функций). Таким же образом (в виде подпрограмм) можно оформить логически целостные фрагменты программы, даже если они не повторяются.

• В этом случае в тексте основной программы, вместо помещённого в подпрограмму фрагмента, вставляется инструкция «Вызов подпрограммы». При выполнении такой инструкции работает вызванная подпрограмма. После этого продолжается исполнение основной программы, начиная с инструкции, следующей за командой «Вызов подпрограммы».
• Бертран Мейер поясняет: «Преобразуйте элемент, возможно, с внутренними элементами, в подпрограмму, характеризуемую одним входом и одним выходом в потоке управления».

Принцип 5. Каждую логически законченную группу инструкций следует оформить как блок (block). Блоки являются основой структурного программирования. Блок — это логически сгруппированная часть исходного кода, например, набор инструкций, записанных подряд в исходном коде программы. Понятие блок означает, что к блоку инструкций следует обращаться как к единой инструкции. Блоки служат для ограничения области видимости переменных и функций. Блоки могут быть пустыми или вложенными один в другой. Границы блока строго определены. Например, в if-инструкции блок ограничен кодом BEGIN..END (в языке Паскаль) или фигурными скобками <. >(в языке C) или отступами (в языке Питон). Принцип 6. Все перечисленные конструкции должны иметь один вход и один выход. Произвольные управляющие конструкции (такие, как в блюде спагетти) могут иметь произвольное число входов и выходов. Ограничив себя управляющими конструкциями с одним входом и одним выходом, мы получаем возможность построения произвольных алгоритмов любой сложности с помощью простых и надежных механизмов.

Принцип 7. Разработка программы ведётся пошагово, методом «сверху вниз» (top–down method)

Источник

2. Структурное программирование. Понятия и принципы.

Структурное программирование — методология разработки программного обеспечения, в основе которой лежит представление программы в виде иерархической структуры блоков. Предложена в 1970-х годах Э. Дейкстрой и др.

В соответствии с данной методологией любая программа строится без использования оператора goto из трёх базовых управляющих структур: последовательность, ветвление, цикл; кроме того, используются подпрограммы. При этом разработка программы ведётся пошагово, методом «сверху вниз».

Методология структурного программирования появилась как следствие возрастания сложности решаемых на компьютерах задач, и соответственно, усложнения программного обеспечения. В 1970-е годы объёмы и сложность программ достигли такого уровня, что традиционная (неструктурированная) разработка программ перестала удовлетворять потребностям практики. Программы становились слишком сложными, чтобы их можно было нормально сопровождать. Поэтому потребовалась систематизация процесса разработки и структуры программ.

Цель структурного программирования — повысить производительность труда программистов, в том числе при разработке больших и сложных программных комплексов, сократить число ошибок, упростить отладку, модификацию и сопровождение программного обеспечения.

Такая цель была поставлена в связи с ростом сложности программ и неспособностью разработчиков и руководителей крупных программных проектов справиться с проблемами, возникшими в 1960 – 1970 годы в связи с развитием программных средств.

Принципы структурного программирования

Становление и развитие структурного программирования связано с именем Эдсгера Дейкстры. Принцип 1. Следует отказаться от использования оператора безусловного перехода goto. Принцип 2. Любая программа строится из трёх базовых управляющих конструкций: последовательность, ветвление, цикл.

• Последовательность — однократное выполнение операций в том порядке, в котором они записаны в тексте программы.
• Бертран Мейер поясняет: «Последовательное соединение: используйте выход одного элемента как вход к другому, подобно тому, как электрики соединяют выход сопротивления со входом конденсатора».
• Ветвление — однократное выполнение одной из двух или более операций, в зависимости от выполнения заданного условия.
• Цикл — многократное исполнение одной и той же операции до тех пор, пока выполняется заданное условие (условие продолжения цикла).

Принцип 3. В программе базовые управляющие конструкции могут быть вложены друг в друга произвольным образом. Никаких других средств управления последовательностью выполнения операций не предусматривается.

Принцип 4. Повторяющиеся фрагменты программы можно оформить в виде подпрограмм (процедур и функций). Таким же образом (в виде подпрограмм) можно оформить логически целостные фрагменты программы, даже если они не повторяются.

• В этом случае в тексте основной программы, вместо помещённого в подпрограмму фрагмента, вставляется инструкция «Вызов подпрограммы». При выполнении такой инструкции работает вызванная подпрограмма. После этого продолжается исполнение основной программы, начиная с инструкции, следующей за командой «Вызов подпрограммы».
• Бертран Мейер поясняет: «Преобразуйте элемент, возможно, с внутренними элементами, в подпрограмму, характеризуемую одним входом и одним выходом в потоке управления».

Принцип 5. Каждую логически законченную группу инструкций следует оформить как блок (block). Блоки являются основой структурного программирования. Блок — это логически сгруппированная часть исходного кода, например, набор инструкций, записанных подряд в исходном коде программы. Понятие блок означает, что к блоку инструкций следует обращаться как к единой инструкции. Блоки служат для ограничения области видимости переменных и функций. Блоки могут быть пустыми или вложенными один в другой. Границы блока строго определены. Например, в if-инструкции блок ограничен кодом BEGIN..END (в языке Паскаль) или фигурными скобками <. >(в языке C) или отступами (в языке Питон). Принцип 6. Все перечисленные конструкции должны иметь один вход и один выход. Произвольные управляющие конструкции (такие, как в блюде спагетти) могут иметь произвольное число входов и выходов. Ограничив себя управляющими конструкциями с одним входом и одним выходом, мы получаем возможность построения произвольных алгоритмов любой сложности с помощью простых и надежных механизмов.

Принцип 7. Разработка программы ведётся пошагово, методом «сверху вниз» (top–down method)

Источник