Этапы разработки, создания и жизненный цикл программных продуктов.

Жизненный цикл программного продукта имеет определенные начальную и конечную точки, привязанные к временной шкале. Программный продукт, в своем естественном развитии проходит ряд отдельных фаз. Жизненный цикл продукта включает все фазы от момента инициации до момента завершения. Переходы от одного этапа к другому редко четко определены, за исключением тех случаев, когда они формально разделяются принятием предложения или получением разрешения на продолжение работы.Существует общее соглашение о выделении четырех обобщенных фаз жизненного цикла:- концепция (инициация, идентификация, отбор);- определение (анализ);- выполнение (практическая реализация или внедрение, производство и развертывание, проектирование или конструирование, сдача в эксплуатацию, инсталляция, тестирование и т.п.);- закрытие (завершение, включая оценивание после завершения).Целью данной работы является рассмотрение понятия: программа, «программный продукт», жизненный цикл программного продукта его защите.С позиций специфики разработки и вида программного обеспечения различается два класса задач -- технологические и функциональные. 1) Технологические задачи ставятся и решаются при организации технологического процесса обработки информации на компьютере. Технологические задачи являются основой для разработки сервисных средств программного обеспечения в виде утилит, сервисных программ, библиотек процедур и др., применяемых для обеспечения работоспособности компьютера, разработки других программ или обработки данных функциональных задач.2) Функциональные задачи требуют решения при реализации функций управления в рамках информационных систем предметных областей. Например, управление деятельностью торгового предприятия, планирование выпуска продукции, управление перевозкой грузов и т.п. Функциональные задачи в совокупности образуют предметную область и полностью определяют ее специфику. Алгоритм решения задачи имеет ряд обязательных свойств:- дискретность -- разбиение процесса обработки информации на более простые этапы (шаги выполнения), выполнение которых компьютером или человеком не вызывает затруднений;- определенность алгоритма -- однозначность выполнения каждого отдельного шага преобразования информации;- выполнимость -- конечность действий алгоритма решения задач, позволяющая получить желаемый результат при допустимых исходных данных за конечное число шагов;- массовость -- пригодность алгоритма для решения определенного класса задач.

Методы и подходы к технологии программирования, структурное, процедурное и объектно-ориентированное программирование. Типовые структуры и подпрограммы в программировании, методы нисходящего и восходящего программирования. Понятие объекта и класса, инкапсуляции, полиморфизма и наследования.

· СТРУКТУРНОЕ

В основу структурного программирования положены следующие достаточно простые положения:

1. алгоритм и программа должны составляться поэтапно (по шагам).

2. сложная задача должна разбиваться на достаточно простые части, каждая из которых имеет один вход и один выход.

3. логика алгоритма и программы должна опираться на минимальное число достаточно простых базовых управляющих структур.

При создании средних по размеру приложений (несколько тысяч строк исходного кода) используется структурное программирование, идея которого заключается в том, что структура программы должна отражать структуру решаемой задачи, чтобы алгоритм решения был ясно виден из исходного текста. Для этого надо иметь средства для создания программы не только с помощью трех простых операторов, но и с помощью средств, более точно отражающих конкретную структуру алгоритма. С этой целью в программирование введено понятие подпрограммы – набора операторов, выполняющих нужное действие и не зависящих от других частей исходного кода. Программа разбивается на множество мелких подпрограмм, каждая из которых выполняет одно из действий, предусмотренных исходным заданием. Комбинируя эти подпрограммы, удается формировать итоговый алгоритм уже не из простых операторов, а из законченных блоков кода, имеющих определенную смысловую нагрузку, причем обращаться к таким блокам можно по названиям.

 

Идеи структурного программирования появились в начале 70-годов в компании IBM, в их разработке участвовали известные ученые Э. Дейкстра, Х. Милс, Э. Кнут, С. Хоор.

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

Типы управляющих структур:

– последовательность;

– альтернатива (условие выбора);

– цикл.

 

Распространены две методики (стратегии) разработки программ, относящиеся к структурному программированию:

– программирование «сверху вниз»;

– программирование «снизу вверх».

Программирование «сверху вниз», или нисходящее программирование – это методика разработки программ, при которой разработка начинается с определения целей решения проблемы, после чего идет последовательная детализация, заканчивающаяся детальной программой.

Сначала выделяется несколько подпрограмм, решающих самые глобальные задачи (например, инициализация данных, главная часть и завершение), потом каждый из этих модулей детализируется на более низком уровне, разбиваясь в свою очередь на небольшое число других подпрограмм, и так происходит до тех пор, пока вся задача не окажется реализованной.

В данном случае программа конструируется иерархически - сверху вниз: от главной программы к подпрограммам самого нижнего уровня, причем на каждом уровне используются только простые последовательности инструкций, циклы и условные разветвления.

Такой подход удобен тем, что позволяет человеку постоянно мыслить на предметном уровне, не опускаясь до конкретных операторов и переменных. Кроме того, появляется возможность некоторые подпрограммы не реализовывать сразу, а временно откладывать, пока не будут закончены другие части. Например, если имеется необходимость вычисления сложной математической функции, то выделяется отдельная подпрограмма такого вычисления, но реализуется она временно одним оператором, который просто присваивает заранее выбранное значение (например, 5). Когда все приложение будет написано и отлажено, тогда можно приступить к реализации этой функции.

 

Программирование «снизу вверх», или восходящее программирование – это методика разработки программ, начинающаяся с разработки подпрограмм (процедур, функций), в то время когда проработка общей схемы не закончилась.

Такая методика является менее предпочтительной по сравнению с нисходящим программированием так как часто приводит к нежелательным результатам, переделкам и увеличению времени разработки.

Очень важная характеристика подпрограмм – это возможность их повторного использования. С интегрированными системами программирования поставляются большие библиотеки стандартных подпрограмм, которые позволяют значительно повысить производительность труда за счет использования чужой работы по созданию часто применяемых подпрограмм.

Подпрограммы бывают двух видов – процедуры и функции. Отличаются они тем, что процедура просто выполняет группу операторов, а функция вдобавок вычисляет некоторое значение и передает его обратно в главную программу (возвращает значение). Это значение имеет определенный тип.

Чтобы работа подпрограммы имела смысл, ей надо получить данные из внешней программы, которая эту подпрограмму вызывает. Данные передаются подпрограмме в виде параметров или аргументов, которые обычно описываются в ее заголовке так же, как переменные.

Подпрограммы вызываются, как правило, путем простой записи их названия с нужными параметрами.

Подпрограммы активизируются только в момент их вызова. Операторы. Которые находятся внутри подпрограммы, выполняются, только если эта подпрограмма явно вызвана.

Подпрограммы могут быть вложенными – допускается вызов подпрограммы не только из главной программ, но и из любых других программ.

В некоторых языках программирования допускается вызов подпрограммы из себя самой. Такой прием называется рекурсией и опасен тем, что может привести к зацикливанию – бесконечному самовызову.

 

Достоинства структурного программирования:

– повышается надежность программ (благодаря хорошему структурированию при проектировании, программа легко поддается тестированию и не создает проблем при отладке);

– повышается эффективность программ (структурирование программы позволяет легко находить и корректировать ошибки, а отдельные подпрограммы можно переделывать (модифицировать) независимо от других);

– уменьшается время и стоимость программной разработки;

– улучшается читабельность программ.

 

Таким образом, технология структурного программирования при разработке серьезных программных комплексов, основана на следующих принципах:

– программирование должно осуществляться сверху вниз;

– весь проект должен быть разбит на модули (подпрограммы) с одним входом и одним выходом;

– подпрограмма должна допускать только три основные структуры – последовательное выполнение, ветвление (if, case) и повторение (for, while, repeat).

– недопустим оператор передачи управления в любую точку программы (goto);

– документация должна создаваться одновременно с программированием в виде комментариев к программе.

Структурное программирование эффективно используется для решения различных математических задач, имеющих алгоритмический характер

· ПРОЦЕДУРНОЕ

Программа на процедурном языке программирования состоит из последовательности операторов (инструкций), задающих ход решения задачи. Основным является оператор присваивания, служащий для изменения содержимого областей памяти. Выполнение программы сводится к последовательному выполнению операторов с целью преобразования исходного состояния памяти, то есть значений исходных данных, в заключительное, то есть в результаты. Таким образом, с точки зрения программиста имеются программа и память, причем первая последовательно обновляет содержимое последней.

Классическое процедурное программирование требует от программиста детального описания того, как решать задачу, т.е. формулировки алгоритма и его специальной записи. При этом ожидаемые свойства результата обычно не указываются. Основные понятия языков этих групп – оператор и данные (переменные).

Переменная на языке процедурного типа получает атрибуты: имя, тип, значение.

При процедурном подходе операторы объединяются в группы – процедуры.

 

Первым был Fortran. Он появился в 1957 году. Fortran - это сокращение от двух английских слов FORmulaTRANslator - что переводится как "транслятор формул". Как видно из названия, первоначально язык создавался с целью использования при математических расчетах. Он предназначался для написания программ, используемых при решении прикладных технических задач. Для него за время его существования было написано множество удобных и полезных библиотек, он до сих пор иногда используется при программировании сложных вычислений. К тому же Fortran до сих пор продолжают изучать при подготовке по некоторым физико-математическим специальностям во многих университетах, где он остается профилирующим языком программирования.

Basic ( BeginnersAll-purposeSymbolicInstructionCode) —представляет собой простой язык программирования, разработанный в 1964 году для использования новичками. Он был разработан как простейший язык для непосредственного общения человека с вычислительной машиной. Поэтому первоначально работа велась в интерактивном режиме с использованием интерпретаторов. В настоящее время для этого языка имеются также и компиляторы.

Согласно концепциям, заложенным в Basic, этот язык в смысле строгости и стройности является антиподом языка Pascal. В частности, в нем широко распространены различные правила умолчания, что считается плохим тоном в большинстве языков программирования подобного типа. Basic широко распространен на ЭВМ различных типов и очень популярен в среде программистов, особенно начинающих. Существует множество диалектов этого языка, мало совместимых между собой. Basic активно использует многие концепции и новинки из других языков. Поэтому он достаточно динамичен, и нельзя однозначно определить его уровень.

Язык Си. Большой отпечаток на современное программное обеспечение наложил язык Си (первая версия – 1972г.), являющийся очень популярным в среде разработчиков систем программного обеспечения (включая и ОС). Си сочетает в себе черты, как языка высокого уровня, так и машинно-ориентированного языка, допуская программиста ко всем машинным ресурсам, что не обеспечивают другие языки.

Pascal является одним из наиболее популярных среди прикладных программистов процедурным языком программирования. Разработанный в 1970 году швейцарским специалистом в области вычислительной техники профессором Н. Виртом, язык назван в честь французского математика и по замыслу автора предназначался для обучения программированию. Однако язык получился настолько удачным, что стал одним из основных инструментов прикладных и системных программистов при решении задач вычислительного и информационно-логического характера. В языке Pascal реализован ряд концепций, рассматриваемых как основа «дисциплинированного» программирования и заимствованных впоследствии разработчиками многих языков.

Одним из существенных признаков языка Pascal является последовательная и достаточно полная реализация концепции структурного программирования. Кроме того, в языке реализована концепция определения новых типов данных на основе уже имеющихся.

Pascalреализован на компьютерах различных типов, но наиболее распространен и развит для персональных компьютеров.. В настоящее время широко используются такие версии этого языка для ПЭВМ, как BorlandPascal и TurboPascal.

· ОБЪЕКТИВНО-ОРИЕНТИРУЕМОЕ

Объектно-ориентированная модель представляет структуру, которую можно изобразить графически в виде дерева, узлами которого являются объекты. Базовыми понятиями этой модели являются следующие: объекты, классы, методы, инкапсуляция, наследование, полиморфизм.

Объектно-ориентированная база данных состоит из объектов, каждый из которых должен принадлежать к определенному классу, то есть каждый объект – экземпляр класса. Объектно-ориентированная база данных состоит из коллекции классов. Структура и поведение объектов в объектной среде полностью определяется его классом. Класс, в свою очередь, является коллекцией объектов, при этом структура и поведение объектов одного класса одинаковы.

Класс объекта состоит из его интерфейса и закрытой области. Интерфейс класса – это то, что видно другим объектам. Он, в свою очередь, состоит из двух частей: свойства класса и методов класса.

Доступ к значениям свойств и манипулирование ими можно осуществлять только посредством методов класса. На уровне интерфейса видимым является только имя каждого метода и требуемые параметры. Методы служат для передачи объектам сообщений.

Инкапсуляция означает объединение в единое целое данных и алгоритмов (функций и методов) их обработки, а также скрытие данных внутри объектов. Наследование распространяет множество свойств и методов на всех потомков объекта. Аналогом наследования можно считать разбиение на подтипы. Полиморфизм допускает в объектах разных типов иметь методы (процедуры и функции) с одинаковыми именами, что означает способность одного и того же программного кода работать с разнотипными данными.

Основным достоинством объектно-ориентированной модели данных является возможность отображения информации о сложных взаимосвязях объектов. Объектно-ориентированная модель позволяет также идентифицировать отдельные записи в базе и определять функции их обработки.

Основной недостаток объектно-ориентированной модели состоит в сложности понимания ее сути и низкой скорости выполнения запросов.

Основные понятия, принципы и типовые конструкции при использовании языка PascalABC на примерах решения задач поиска, сортировки и упорядочивания данных. Обзор (3) методов и алгоритмов решения задач поиска, упорядочивания и сортировки.

Алфавит языка Pascal ABC содержит следующие группы символов:

– буквы (26 английских букв + знак подчеркивания); большие и маленькие буквы не различаются;

– арабские цифры от 0 до 9 включительно;

– разделители:.,:; ' <пробел>;

– скобки открывающие: ({ [;

– знаки арифметических и логических операций: + - * / <> =;

– скобки закрывающие:) } ];

– прочие символы и буквы кириллицы.

Символы, входящие в алфавит, используются для записи идентификаторов, констант, переменных, меток, выражений,комментариев и операторов.

Идентификатор (имя) – элемент программы, представляющий последовательность букв или букв и цифр, начинающийся с буквы. Идентификаторы используются для обозначения имен констант,

переменных, стандартных имен. Буквы кириллицы при записи идентификаторов не используются. Идентификатор не должен также содержать пробелы, разделители и знаки арифметических операций. Различают стандартные и нестандартные идентификаторы. В свою очередь, в стандартные идентификаторы входят так называемые служебные (зарезервированные) слова. Стандартные идентификаторы будут в дальнейшем записываться с заглавных букв, а зарезервированные слова – либо полностью заглавными буквами, либо маленькими буквами с использованием полужирного шрифта.

Константа – элемент программы, значение которого в ходе ее выполнения не меняется. Константы, как правило, бывают числовыми, символьными или строковыми.

Переменная – элемент программы, значение которого в ходе выполнения программы может изменяться. Каждая переменная, используемая в программе, должна быть описана надлежащим образом. Переменная может быть описана только один раз. При описании переменной указывается ее тип, который может быть стандартным или нестандартным (пользовательским). Тип – это поименованное множество данных, имеющих однородный способ представления, над которыми определено множество одних и тех же допустимых операций. Нестандартный тип должен быть сначала описан надлежащим образом.

Метка – элемент программы, представляющий собой числовую константу целого типа без знака или идентификатор. Метка предназначена для обозначения места (как правило, оператора), на которое в ходе выполнения программы нужно выполнить переход, изменив тем самым естественный порядок ее выполнения. Метка отделяется от оператора двоеточием. Метка также может стоять в отдельной строке и не указывать тем самым наконкретный оператор; тогда после двоеточия надо ставить точку с запятой.

Выражение – элемент программы, предназначенный для реализации некоторого вычислительного процесса. Выражения, как правило, бывают арифметическими, булевскими и строковыми. Арифметические выражения содержат константы и (или) переменные, которые могут быть соединены знаками арифметических операций, либо включать различные функции (стандартные и нестандартные). Значения всех переменных, входящих в выражение, должны быть заранее известны. Выражение 1/0 изначально недопустимо, так как содержит явное деление на ноль. Переменные, константы, выражения, входящие в запись некоторого другого выражения, называются операндами. Тип выражения может быть целый, вещественный, символьный, булевский и т. п.

Комментарий – элемент программы, не предназначенный для выполнения каких-либо действий. Комментарий представляет собой последовательность символов, заключенную между фигурными скобками. Открывать комментарий может также группа символов (*, тогда закрывать его должна смежная группа символов *). Такие комментарии могут занимать несколько строк. Внутри комментария может находиться вложенный комментарий, который должен открываться и закрываться парными символами. В ObjectPascal допускаются однострочные комментарии, начинающиеся с //. Комментарий, как правило, содержит описание некоторого участка программы и выполняет функцию своего рода справки о данной программе. В ходе выполнения программы комментарии игнорируются.

Оператор – элемент программы, предназначенный для реализации некоторого действия (или группы действий).

Любая программа, как правило, представляет собой последовательность операторов, выполнение которых обеспечивает реализацию решения поставленной задачи. Однако Pascal-программа должна содержать еще и информацию обо всех ее нестандартных элементах, то есть содержать описание всех констант, меток, типов и переменных, используемых в программе.

Таким образом, Pascal-программа структурно должна состоять из двух основных частей (разделов): раздел описаний и раздел операторов. Кроме того, программа может содержать заголовок, состоящий из служебного слова PROGRAM и последующего имени программы. Каждый раздел и описание должны завершаться знаком; (точка с запятой).

Каждый элемент раздела описаний, в свою очередь, представляет собой один из конкретных подразделов: описание констант (CONST), описание меток (LABEL), описание типов (TYPE), описание процедур (PROCEDURE) и функций (FUNCTION), описание переменных (VAR). Если, например, в программе не используются метки, то подраздел LABEL может отсутствовать. Тоже самое относится и к остальным подразделам. Кроме того, любой описанный элемент может ни разу не использоваться в программе, но при ее компиляции об этом будет сделано соответствующее предупреждение.

Порядок следования подразделов может быть любым, но при этом необходимо придерживаться следующего правила: использованию любого нестандартного элемента программы должно предшествовать его описание.

Итак, общий вид программы может быть следующий:

[program<имя_программы>;]

[uses [<список имен подключаемых модулей>];]

[<перечень подразделов описаний>;]

begin*

[<последовательность операторов языка>]

end.*

Примечание. Квадратные скобки здесь и далее (если противное не оговорено) означают, что часть программы, заключенная в них, может быть опущена. Значком * помечены обязательные элементы программы.

Прикладное ПО. Примеры программных продуктов и интегрированных пакетов (OpenOffice, FreeOffice). Состав и характеристика пакета MS Office (текстовой процессор, электронная таблица, СУБД, органайзер, видеоредактор и пр.)

Прикладная программа или приложение — программа, предназначенная для выполнения определённых задач и рассчитанная на непосредственное взаимодействие с пользователем. В большинстве операционных систем прикладные программы не могут обращаться к ресурсам компьютера напрямую, а взаимодействуют с оборудованием и другими программами посредством операционной системы. Также на простом языке — вспомогательные программы.

К прикладному программному обеспечению относятся компьютерные программы, написанные для пользователей или самими пользователями для задания компьютеру конкретной работы. Программы обработки заказов или создания списков рассылки — пример прикладного программного обеспечения. Программистов, которые пишут прикладное программное обеспечение, называют прикладными программистами. Интегрированный пакет прикладных программ - совокупность программных средств различного назначения с единым пользовательским интерфейсом, совместно использующих одни и те же данные.интегрированный пакет (ИП) для офиса входят взаимодействующие между собой программные продукты. Основу интегрированного пакета составляют текстовый редактор, электронная таблица и СУБД. Кроме них в интегрированный пакет могут входить и другие офисные программы, перечисленные выше. Главной отличительной чертой программ, составляющих интегрированный пакет, является общий интерфейс пользователя, позволяющий применять одни и те же (или похожие) приемы работы с различными приложениями пакета. Взаимодействие программ осуществляется на уровне документов Это означает, что документ, созданный в одном приложении, можно вставить в другое приложение и при необходимости изменить его. Общность интерфейса уменьшает затраты на обучение пользователей. Кроме того, цена комплекта из трех и более приложений, поддерживаемых одним и тем же производителем, значительно ниже, чем суммарная цена, если приобретать их по отдельности. Пакет MS Office включает - текстовый редактор Word, - электронные таблицы Excel, - программа презентационной графики PowerPoint, - программа-органайзер Outlook, - систему управления базами данных Access,

- программу разработки web-страниц FrontPage Основные преимущества пакета MS Office - удобный интерфейс, являющийся по - существу стандартом для Win - приложений, - общие операции по работе с файлами (создать, открыть, сохранить, печать), по правке (отменить), операции по работе с буфером обмена (вырезать, копировать, вставить), одинаковое устройство справочного аппарата, и другие - возможность встраивания документов, разработанных в одном из компонентов офиса, в другой, например, электронную таблицу в текстовый документ и наоборот,