Основы информационных технологий

2. Технический проект

На данном этапе выполняется комплекс наиболее важных работ, а именно:

с учетом принятого подхода к проектированию программного продукта разрабатывается детальный алгоритм обработки данных или уточняется состав объектов и их свойств, методов обработки, событий, запускающих методы обработки;

определяется состав общесистемного программного обеспечения, включающий базовые средства (операционную систему, модель СУБД, электронные таблицы, методо-ориентированные и функциональные ППП промышленного назначения и т.п.);

разрабатывается внутренняя структура программного продукта, образованная отдельными программными модулями;

осуществляется выбор инструментальных средств разработки программных модулей.

Работы данного этапа в существенной степени зависят от принятых решений по технической части системы обработки данных и операционной среде, от выбранных инструментальных средств проектирования алгоритмов и программ, технологии работ.

Пример 18.2. Для создания MS DOS-приложений может быть использован язык программирования Visual Basic for DOS Standard, Fortran 5.1, Visual C++ for Windows. Если необходима переносимость программ на другие ЭВМ или другие операционные платформы, выбирается среда Windows NT.

При разработке программ, работающих в среде Windows, возможно применение технологии OLE 2.0 для создания приложений, включающих объекты других приложений. Определяется способ использования объектов: внедрение (embedding) или связывание (linking).

Приложение может работать с базами данных различных СУБД, для этого служит стандартная технология интерфейса Open Database Connectivity (ODBC). Работа в режиме телекоммуникаций обеспечивается стандартной технологией Messaging Application Program Interface (MAPI).

3. Рабочая документация (рабочий проект)

На данном этапе осуществляется адаптация базовых средств программного обеспечения (операционной системы, СУБД, методо-ориентированных ППП, инструментальных сред конечного пользователя -- текстовых редакторов, электронных таблиц и т.п.). Выполняется разработка программных модулей или методов обработки объектов -- собственно программирование или создание программного кода. Проводятся автономная и комплексная отладка программного продукта, испытание работоспособности программных модулей и базовых программных средств. Для комплексной отладки готовится контрольный пример, который позволяет проверить соответствие возможностей программного продукта заданным спецификациям.

Основной результат работ этого этапа -- также создание эксплуатационной документации на программный продукт:

описание применения -- дает общую характеристику программного изделия с указанием сферы его применения, требований к базовому программному обеспечению, комплексу технических средств;

руководство пользователя -- включает детальное описание функциональных возможностей и технологии работы с программным продуктом. Данный вид документации ориентирован на конечного пользователя и содержит необходимую информацию для самостоятельного освоения и нормальной работы пользователя (с учетом требуемой квалификации пользователя);

руководство программиста (оператора) -- указывает особенности установки (инсталляции) программного продукта и его внутренней структуры -- состав и назначение модулей, правила эксплуатации и обеспечения надежной и качественной работы программного продукта.

В ряде случаев на данном этапе для программных продуктов массового применения создаются обучающие системы, демоверсии, гипертекстовые системы помощи.

4. Ввод в действие

Готовый программный продукт сначала проходит опытную эксплуатацию (пробный рынок продаж), а затем сдается в промышленную эксплуатацию (тиражирование и распространение программного продукта).

8.3 Структура программных продуктов

Графический интерфейс пользователя (Graphics User Interface--GUI)-- ГИП является обязательным компонентом большинства современных программных продуктов, ориентированных на работу конечного пользователя. К графическому интерфейсу пользователя предъявляются высокие требования как с чисто инженерной, так и с художественной стороны разработки, при его разработке ориентируются на возможности человека.

Наиболее часто графический интерфейс реализуется в интерактивном режиме работы пользователя для программных продуктов, функционирующих в среде Windows, и строится в виде системы спускающихся меню с использованием в качестве средства манипуляции мыши и клавиатуры. Работа пользователя осуществляется с экранными формами, содержащими объекты управления, панели инструментов с пиктограммами режимов и команд обработки.

Пример 18.3. Средствами редактора диалогов Microsoft Word Dialog Editor построено диалоговое окно, обеспечивающее графический интерфейс пользователя. К числу типовых объектов управления графического интерфейса относятся:

метка (label) -- постоянный текст, не подлежащий изменению при работе пользователя с экранной формой (например, слова Фамилия Имя Отчество)',

текстовое окно (text box) -- используется для ввода информации произвольного вида, отображения хранимой информации в базе данных (например, для ввода фамилии студента);

рамка (frame) -- объединение объектов управления в группу по функциональному или другому принципу (например, для изменения их параметров);

командная кнопка (command button) -- обеспечивает передачу управляющего воздействия, например, кнопки <Сапсе1>, <ОК>, <0тмена>; выбор режима обработки типа<Ввод>, <Удаление>, <Редактирование>, <Выход> и др.;

кнопка-переключатель <option button> -- для альтернативного выбора кнопки из группы однотипных кнопок (например, семейное положение)',

помечаемая кнопка <check button> -- для аддитивного выбора несколько кнопок из группы однотипных кнопок (например, факультатив для посещения),

окно-список (list box) -- содержит список альтернативных значений для выбора (например, «Спортивная секция»);

комбинированное окно (combo box) -- объединяет возможности окна-списка и текстового окна (например, «Предметы по выбору» -- можно указать новый предмет или выбрать один из предлагаемого списка);

линейка горизонтальной прокрутки -- для быстрого перемещения внутри длинного списка или текста по горизонтали;

линейка вертикальной прокрутки -- для быстрого перемещения внутри длинного списка или текста по вертикали;

окно-список каталогов;

окно-список накопителей;

окно-список файлов и др.

Стандартный графический интерфейс пользователя должен отвечать ряду требований:

поддерживать информационную технологию работы пользователя с программным продуктом -- содержать привычные и понятные пользователю пункты меню, соответствующие функциям обработки, расположенные в естественной последовательности использования;

ориентироваться на конечного пользователя, который общается с программой на внешнем уровне взаимодействия;

удовлетворять правилу "шести" -- в одну линейку меню включать не более 6 понятий, каждое из которых содержит не более 6 опций;

графические объекты сохраняют свое стандартизованное назначение и по возможности местоположение на экране.

8.4 Структурное проектирование и программирование

Метод нисходящего проектирования предполагает последовательное разложение общей функции обработки данных на простые функциональные элементы ("сверху-вниз").

В результате строится иерархическая схема, отражающая состав и взаимоподчиненность отдельных функций, которая носит название функциональная структура алгоритма (ФСА) приложения.

Последовательность действий по разработке функциональной структуры алгоритма приложения:

определяются цели автоматизации предметной области и их иерархия (цель-подцель)',

устанавливается состав приложений (задач обработки), обеспечивающих реализацию поставленных целей;

уточняется характер взаимосвязи приложений и их основные характеристики (информация для решения задач, время и периодичность решения, условия выполнения и ДР-);

определяются необходимые для решения задач функции обработки данных;

выполняется декомпозиция функций обработки до необходимой структурной сложности, реализуемой предполагаемым инструментарием.

Подобная структура приложения (рис. 18.2) отражает наиболее важное -- состав и взаимосвязь функций обработки информации для реализации приложений, хотя и не раскрывает логику выполнения каждой отдельной функции, условия или периодичность их вызовов.

Разложение должно носить строго функциональный характер, т.е. отдельный элемент ФСА описывает законченную содержательную функцию обработки информации, которая предполагает определенный способ реализации на программном уровне.

Функции ввода-вывода информации рекомендуется отделять от функций вычислительной или логической обработки данных.

По частоте использования функции делятся на:

* однократно выполняемые;

* повторяющиеся.

Степень детализации функций может быть различной, но иерархическая схема должна давать представление о составе и структуре взаимосвязанных функций и общем алгоритме обработки данных. Широко используемые функции приобретают ранг стандартных (встроенных) функций при проектировании внутренней структуры программного продукта.

Пример 18.4. Некоторые функции, например Ф2, далее неразложимы на составляющие: они предполагают непосредственную программную реализацию. Другие функции, например Ф1, Фm, могут быть представлены в виде структурного объединения более простых функций, например Ф11, Ф12 и т.д. Для всех функций-компонентов осуществляется самостоятельная программная реализация; составные функции (типа Ф1, Фт) реализуются как программные модули, управляющие функциями-компонентами, например, в виде программ-меню.

МОДУЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Свойства модуля

Модульное программирование основано на понятии модуля -- логически взаимосвязанной совокупности функциональных элементов, оформленных в виде отдельных программных модулей. Модуль характеризуют:

один вход и один выход -- на входе программный модуль получает определенный набор исходных данных, выполняет содержательную обработку и возвращает один набор результатных данных, т.е. реализуется стандартный принцип IPO (Input -- Process -- Output) -- вход-процесс-выход,

функциональная завершенность -- модуль выполняет перечень регламентированных операций для реализации каждой отдельной функции в полном составе, достаточных для завершения начатой обработки;

логическая независимость -- результат работы программного модуля зависит только от исходных данных, но не зависит от работы других модулей;

слабые информационные связи с другими программными модулями -- обмен информацией между модулями должен быть по возможности минимизирован;

обозримый по размеру и сложности программный элемент.

Таким образом, модули содержат определение доступных для обработки данных, операции обработки данных, схемы взаимосвязи с другими модулями.

Каждый модуль состоит из спецификации и тела. Спецификации определяют правила использования модуля, а тело -- способ реализации процесса обработки.

Модульная структура программных продуктов

Принципы модульного программирования программных продуктов во многом сходны с принципами нисходящего проектирования. Сначала определяются состав и подчиненность функций, а затем -- набор программных модулей, реализующих эти функции.

Однотипные функции реализуются одними и теми же модулями. Функция верхнего уровня обеспечивается главным модулем; он управляет выполнением нижестоящих функций, которым соответствуют подчиненные модули.

При определении набора модулей, реализующих функции конкретного алгоритма, необходимо учитывать следующее:

каждый модуль вызывается на выполнение вышестоящим модулем и, закончив работу, возвращает управление вызвавшему его модулю;

принятие основных решений в алгоритме выносится на максимально "высокий" по иерархии уровень;

для использования одной и той же функции в разных местах алгоритма создается один модуль, который вызывается на выполнение по мере необходимости.

В результате дальнейшей детализации алгоритма создается функционально-модульная схема (ФМС) алгоритма приложения, которая является основой для программирования (рис. 18.3).

Пример 18.5. Некоторые функции могут выполняться с помощью одного и того же программного модуля (например, функции Ф) и Фз).

* Функция Фз реализуется в виде последовательности выполнения программных модулей.

* Функция Фm реализуется с помощью иерархии связанных модулей.

* Модуль n управляет выбором на выполнение подчиненных модулей.

* Функция Фх реализуется одним программным модулем.

Состав и вид программных модулей, их назначение и характер использования в программе в значительной степени определяются инструментальными средствами. Например, применительно к средствам СУБД отдельными модулями могут быть:

экранные формы ввода и/или редактирования информации базы данных;

отчеты генератора отчетов;

макросы;

стандартные процедуры обработки информации;

меню, обеспечивающее выбор функции обработки и др.

Алгоритмы большой сложности обычно представляются с помощью схем двух видов:

обобщенной схемы алгоритма -- раскрывает общий принцип функционирования алгоритма и основные логические связи между отдельными модулями на уровне обработки информации (ввод и редактирование данных, вычисления, печать результатов и т.п.);

детальной схемы алгоритма -- представляет содержание каждого элемента обобщенной схемы с использованием управляющих структур в блок-схемах алгоритма, псевдокода либо алгоритмических языков высокого уровня.

Наиболее часто детально проработанные алгоритмы изображаются в виде блок-схем согласно требованиям структурного программирования; при их разработке используются условные обозначения согласно ГОСТ 19.003-80 ЕСПД (Единая система программной документации). Обозначения условные графические, ГОСТ 19.002-80 ЕСПД. Схемы алгоритмов и программ. Правила обозначения.

СТРУКТУРНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Структурное программирование основано на модульной структуре программного продукта и типовых управляющих структурах алгоритмов обработки данных различных программных модулей (рис. 18.4).

В любой типовой структуре блок, кроме условного, имеет только один вход и выход, безусловный переход на блок с нарушением иерархии запрещен (оператор типа GoTo в структурном программировании не используется). Виды основных управляющих структур алгоритма приведены в табл. 18.1.

Пример 18.6. Алгоритм поиска в базе данных сведений о максимальном окладе сотрудников (рис. 18.4),

Таблица 18.1. Управляющие структуры алгоритмов

8.5 Объектно-ориентированное проектирование

* Основные понятия объектно-ориентированного проектирования

* Методика объектно-ориентированного проектирования

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Метод объектно-ориентированного проектирования основывается на:

модели построения системы как совокупности объектов абстрактного типа данных;

модульной структуре программ;

нисходящем проектировании, используемом при выделении объектов.

Объектно-ориентированный подход использует следующие базовые понятия:

объект;

свойство объекта;

метод обработки;

событие;

класс объектов.

Объект -- совокупность свойств (параметров) определенных сущностей и методов их обработки (программных средств).

Объект содержит инструкции (программный код), определяющие действия, которые может выполнять объект, и обрабатываемые данные.

Свойство -- характеристика объекта, его параметр. Все объекты наделены определенными свойствами, которые в совокупности выделяют объект из множества других объектов.

Объект обладает качественной определенностью, что позволяет выделить его из множества других объектов и обусловливает независимость создания и обработки от других объектов. Например, объект можно представить перечислением присущих ему свойств:

ОБЪЕКТ_А (свойство-1, свойство-2, ...., свойство-k).

Свойства объектов различных классов могут "пересекаться", т.е. возможны объекты, обладающие одинаковыми свойствами:

ОБЪЕКТ_В (...свойство-n, свойство-m,...свойство-r,...)

ОБЪЕКТ_С (...свойство-n,...... свойство-r,...).

Одним из свойств объекта являются метод его обработки.

Метод -- программа действий над объектом или его свойствами.

Метод рассматривается как программный код, связанный с определенным объектом; осуществляет преобразование свойств, изменяет поведение объекта.

Объект может обладать набором заранее определенных встроенных методов обработки, либо созданных пользователем или заимствованных в стандартных библиотеках, которые выполняются при наступлении заранее определенных событий, например, однократное нажатие левой кнопки мыши, вход в поле ввода, выход из поля ввода, нажатие определенной клавиши и т.п.

По мере развития систем обработки данных создаются стандартные библиотеки методов, в состав которых включаются типизированные методы обработки объектов определенного класса (аналог -- стандартные подпрограммы обработки данных при структурном подходе), которые можно заимствовать для различных объектов.

Событие -- изменение состояния объекта.

Внешние события генерируются пользователем (например, клавиатурный ввод или нажатие кнопки мыши, выбор пункта меню, запуск макроса); внутренние события генерируются системой.

Объекты могут объединяться в классы ( группы или наборы -- в различных программных системах возможна другая терминология).

Класс -- совокупность объектов, характеризующихся общностью применяемых методов обработки или свойств.

Один объект может выступать объединением вложенных в него по иерархии других объектов.

Схематично связь основных понятий объектно-ориентированного программирования представим следующим образом (рис. 18.5).

В объектно-ориентированном программировании используется следующий формат записи работы с объектами:

ОБЪЕКТ. МЕТОД

ОБЪЕКТ.СВОЙСТВО.МЕТОД

Программный продукт, созданный с помощью инструментальных средств объектно-ориентированного программирования, содержит объекты с их характерными свойствами, для которых разработан графический интерфейс пользователя. Как правило, работа с программным продуктом осуществляется с помощью экранной формы, с объектами управления, которые содержат методы обработки, вызываемые при наступлении определенных событий. Экранные формы также* используются для выполнения заданий и перехода от одного компонента программного продукта к другому. Каждый объект управления обладает определенными свойствами, значения которых могут изменяться. Для объектов управления уточняется перечень событий и создаются пользовательские методы обработки -- программный код на языке программирования в виде событийных процедур.

Размещено на Allbest.ru