Основные этапы компьютерного моделирования — КиберПедия 

Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьше­ния длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...

Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...

Основные этапы компьютерного моделирования

2020-02-15 197
Основные этапы компьютерного моделирования 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Курсовая работа

"Этапы разработки программы на языке программирования"

 

 


Введение

 

Программы небольшого и среднего размера (несколько тысяч строк) создаются, как правило, в два этапа. Сначала необходимо точно установить, что надо сделать, продумать соответствующий алгоритм, определить структуры данных, объекты и взаимодействие между ними (это этап системною анализа), а затем выразить этот алгоритм в виде, понятном машине (этап кодирования). Если же разрабатывается крупный проект объемом от десятков тысяч до миллионов строк кода, тогда приходится применять специальные методологии проектирования, охватывающие период разработки ПО.


Постановка задачи

 

Решение любой задачи начинается с построения модели. Иными словами, процесс построения модели называется постановкойзадачи. На содержательном уровне постановка задачи состоит в выявлении всех существенных факторов и связей этих факторов с требуемым результатом. Не менее важна и другая сторона этого процесса, как говорят, формальная - запись всех выявленных факторов и связей на языке, допускающем лишь однозначное толкование информации. Более того, имея в виду применение компьютера, надо записать формулировку задачи и процесс ее решения на языке, понятном не только человеку, но и компьютеру, т.е. на языке программирования.

Преобразование задачи, полученной на этапе ее постановки, в такую задачу, которая вписывается в рамки языка программирования, будем называть формализацией задачи.

Формализация нередко понимается шире, чем это указано выше, - как обособление имени объекта от самого объекта и возможность манипулирования с ним как с самостоятельным объектом. В компьютере мы как раз имеем дело с манипулированием кодами объектов, а не с самими объектами.

Как видно из этих рассмотрений, формализация тесно связана с. феноменом языка. Напомним, что формализованнымназывается язык, в котором за каждым словом закреплены ровно одно значение и ровно один смысл. Язык называется формальным,если жестко фиксирован алфавит и грамматика языка.

Исходная задача, как правило, формулируется на естественном языке. Построение модели преследует простую цель выделения таких предположений, при которых можно будет однозначно определить, что в данной задаче служит исходными данными и что результатом. Иными словами, построение модели сопровождается формализацией языка, посредством которого фиксируется информация, составляющая суть строящейся модели. Это еще раз подтверждает тезис, что язык всякой науки формализован, ибо любая наука занимается тем, что создает модели, дающие человеку знания об окружающем его мире.

Привлечение компьютера для решения задачи, для которой уже проведена формализация, требует перехода к формальному языку, поскольку компьютер, как формальный исполнитель, понимает только формальный язык.

Сказанное означает, что между указанными видами языков - естественным, формализованным и формальным существуют взаимосвязи. А именно: переход от описания объекта (процесса или явления) на естественном языке к описанию на формализованном языке является формализацией;переход от описания на формализованном языке к описанию на формальном называется кодированием.

Структуры данных

 

Данные, хранящиеся в памяти компьютера представляют собой совокупность нулей и единиц (битов). Биты объединяются в последовательности: байты, слова и т.д. Каждому участку оперативной памяти, который может вместить один байт или слово, присваивается порядковый номер (адрес).

Какой смысл заключен в данных, какими символами они выражены - буквенными или цифровыми, что означает то или иное число - все это определяется программой обработки. Все данные необходимые для решения практических задач подразделяются на несколько типов, причем понятие тип связывается не только с представлением данных в адресном пространстве, но и со способом их обработки.

Любые данные могут быть отнесены к одному из двух типов: основному (простому), форма представления которого определяется архитектурой ЭВМ, или сложному, конструируемому пользователем для решения конкретных задач.

Данные простого типа это - символы, числа и.т. п. элементы, дальнейшее дробление которых не имеет смысла. Из элементарных данных формируются структуры (сложные типы) данных.

Некоторые структуры:

Массив (функция с конечной областью определения) - простая совокупность элементов данных одного типа, средство оперирования группой данных одного типа. Отдельный элемент массива задается индексом. Массив может быть одномерным, двумерным и т.д. Разновидностями одномерных массивов переменной длины являются структуры типа кольцо, стек, очередь и двухсторонняя очередь.

Запись (декартово произведение) - совокупность элементов данных разного типа. В простейшем случае запись содержит постоянное количество элементов, которые называют полями. Совокупность записей одинаковой структуры называется файлом. (Файлом называют также набор данных во внешней памяти, например, на магнитном диске). Для того, чтобы иметь возможность извлекать из файла отдельные записи, каждой записи присваивают уникальное имя или номер, которое служит ее идентификатором и располагается в отдельном поле. Этот идентификатор называют ключом.

Такие структуры данных как массив или запись занимают в памяти ЭВМ постоянный объем, поэтому их называют статическими структурами. К статическим структурам относится также множество.

Имеется ряд структур, которые могут изменять свою длину - так называемые динамические структуры. К ним относятся дерево, список, ссылка.

Важной структурой, для размещения элементов которой требуется нелинейное адресное пространство является дерево. Существует большое количество структур данных, которые могут быть представлены как деревья. Это, например, классификационные, иерархические, рекурсивные и др. структуры.

Постановка

Как уже было сказано, постановка задачи является самым первым и наиболее ответственным этапом, поскольку даже небольшая ошибка может привести к тому, что вся дальнейшая работа окажется ненужной. Именно на этом этапе определяется вид входной информации, подлежащей обработке компьютером, и то, что требуется получить после работы программ.

Алгоритмизация.

Для обработки информации требуется подобрать уже известные или разработать новые алгоритмы. Фактически это первый этап формализации. Поскольку это очень важный процесс, от которого зависит не только скорость обработки информации, но и соответствие постановке, он выделяется в отдельную часть. Существует весьма сложная и объемная математическая дисциплина - «Теория алгоритмов», предметом изучения которой, в частности, как раз и является этот этап.

Кодирование.

Перевод алгоритмически описанной модели на язык программирования. Именно на этом этапе применяется нисходящее проектирование.

Алгоритм и программа

 

Управлять компьютером нужно по определенному алгоритму. Алгоритм - это точно определенное описание способа решения задачи в виде конечной (по времени) последовательности действий. Такое описание еще называется формальным. Для представления алгоритма в виде, понятном компьютеру, служат языки программирования, Сначала всегда разрабатывается алгоритм действий, а потом он записывается на одном из таких языков. В итоге получается текст программы - полное, законченное и детальное описание алгоритма на языке программирования. Затем этот текст программы специальными служебными приложениями, которые называются трансляторами, либо переводится в машинный код, либо исполняется.


Язык программирования

Самому написать программу в машинном коде весьма сложно, причем эта сложность резко возрастает с увеличением размера программы и трудоемкости решения нужной задачи. Условно можно считать, что машинный код приемлем, если размер пр6граммы не превышает нескольких десятков байтов и нет потребности в операциях ручного ввода / вывода данных.

Поэтому сегодня практически все программы создаются с помощью языков программирования. Теоретически программу можно написать и средствами обычного человеческого (естественного) языка - это называется программированием на метаязыке(подобный подход обычно используется на этапе составления алгоритма), но автоматически перевести такую программу в машинный код пока невозможно из-за высокой неоднозначности естественного языка.

Языки программирования - искусственные языки. От естественных они отличаются ограниченным числом «СЛОВ», значение которых понятно транслятору, и очень строгими правилам и записи команд. Совокупность подобных требований образует синтаксисязыка программирования, а смыслкаждой команды и других конструкций языка - его семантику. Нарушение формы записи про граммы приводит к тому, что транслятор не Может понять назначение оператора и выдает сообщение о синтаксической ошибке, а правильно написанное, но не отвечающее алгоритму использование команд языка приводит к семантическим ошибкам (называемым еще логическими ошибками или ошибками времени выполнения).

Процесс поиска ошибок в программе называется тестированием, процесс устранения ошибок - отладкой.

 


Программная документация

 

Пожалуй, самым неприятным и тяжелым этапом программистской работы является создание программной документации. К сожалению, обычно этому либо не учат совсем, либо, в лучшем случае, не обращают на качество получаемых документов должного внимания. Тем не менее, владение этим искусством является зачастую одним из важнейших фактором, определяющим качество программиста.

Во-первых, умение создавать программную документацию определяет профессиональный уровень программиста. Заказчик не будет вникать в тонкости и особенности даже самой замечательной программы. Заказчик будет сначала читать документацию. Большую роль играет в этом и психологический фактор. В частности, во всем мире ценилась (и ценится сейчас) былая советская школа программирования. Современные же отечественные программисты котироваться перестали. Класс не тот. Нынче программы уже не пишутся, а составляются (а это - «две большие разницы»). Так вот, созданный в «классическом» стиле пакет программной документации (далее - ПД) создаст у вашего заказчика или работодателя самое что ни на есть благоприятное впечатление. Тем более, если автор ПД будет избегать фраз вида «кликните на скроллбар…», «винт» и т.п. К сожалению, за подобной жаргонной трескотней обычно скрывается либо скудость мыслей, либо полная пустота (неизгладимое впечатление произвел на автора рассказ одного его знакомого о неком «геймере», который с кем-то там то ли «чатился», то ли «модераторством» занимался или что-то в этом роде.). Язык ПД - это своего рода бюрократический, весьма консервативный язык. Есть в нем своя особая прелесть. Согласитесь, что термины НЖМД, НГМД, ручной манипулятор типа «мышь» (или «колобок», как значилось в одном из старинных пакетов ПД) звучат совсем иначе, нежели соответствующие «винт», «флоп» и просто «мышь». Между прочим, дело уже дошло до того, что, говорят, появилась даже особая специальность - технический писатель, т.е. человек, умеющий создавать программную документацию.

Во-вторых, грамотно составленный (точнее, созданный) пакет ПД избавит вас от многих неприятностей. В частности, избавиться от назойливых вопросов и необоснованных претензий можно просто отослав пользователя к документации. Это касается прежде всего важнейшего документа - Технического задания. Об этом мы будем говорить ниже, а сейчас можно напомнить о многомиллионном иске к компании IBM. Этот иск предъявило одно крупное издательство, неудовлетворенное качеством ВТ и программного обеспечения. IBM суд выиграла. И выиграла только благодаря тому, что предъявила подписанное обеими сторонами Техническое задание. Было это давно, еще в 70-х гг., однако сути дела это не меняет.

И еще одно. Важно создать первый пакет ПД. Этого будет достаточно, чтобы на его основе строить все последующие, используя его как образец или шаблон. Но сделать это надо очень качественно. Не спеша. Очень основательно.

Для начала необходимо вооружиться ГОСТами. ГОСТ определяет все. В частности, в него входит и интересующая нас Единая система программной документации (ЕСПД).

Техническое задание оформляют на листах формата А4 и / или А3, как правило, без заполнения полей листа. Номера листов (страниц) проставляют в верхней части листа над текстом.

Для внесения изменений и дополнений в техническое задние на последующих стадиях разработки программы или программного изделия выпускают дополнение к нему. Согласование и утверждение дополнения к техническому заданию проводят в том же порядке, который установлен для технического задания.

Техническое задание должно содержать следующие разделы:

. Наименование и область применения;

. Основание для разработки;

. Назначение разработки;

. Технические требования к программе или программному изделию;

. Технико-экономические показатели;

. Стадии и этапы разработки;

. Порядок контроля и приемки;

. Приложения.

В зависимости от особенностей программы или программного изделия допускается уточнять содержание разделов, вводить новые разделы или объединять отдельные из них.


Список литературы

1. Информатика базовый курс. 2-е издание / Под ред. С.В. Симоновича. - Спб.: Питер, 2008. - 640 с.: ил

2. Гейн А.Г., Сенокосов А.И. справочник по информатике для школьников. - Екатеринбург: «У-Фактория», 2003. - 346 с.

Курсовая работа

"Этапы разработки программы на языке программирования"

 

 


Введение

 

Программы небольшого и среднего размера (несколько тысяч строк) создаются, как правило, в два этапа. Сначала необходимо точно установить, что надо сделать, продумать соответствующий алгоритм, определить структуры данных, объекты и взаимодействие между ними (это этап системною анализа), а затем выразить этот алгоритм в виде, понятном машине (этап кодирования). Если же разрабатывается крупный проект объемом от десятков тысяч до миллионов строк кода, тогда приходится применять специальные методологии проектирования, охватывающие период разработки ПО.


Постановка задачи

 

Решение любой задачи начинается с построения модели. Иными словами, процесс построения модели называется постановкойзадачи. На содержательном уровне постановка задачи состоит в выявлении всех существенных факторов и связей этих факторов с требуемым результатом. Не менее важна и другая сторона этого процесса, как говорят, формальная - запись всех выявленных факторов и связей на языке, допускающем лишь однозначное толкование информации. Более того, имея в виду применение компьютера, надо записать формулировку задачи и процесс ее решения на языке, понятном не только человеку, но и компьютеру, т.е. на языке программирования.

Преобразование задачи, полученной на этапе ее постановки, в такую задачу, которая вписывается в рамки языка программирования, будем называть формализацией задачи.

Формализация нередко понимается шире, чем это указано выше, - как обособление имени объекта от самого объекта и возможность манипулирования с ним как с самостоятельным объектом. В компьютере мы как раз имеем дело с манипулированием кодами объектов, а не с самими объектами.

Как видно из этих рассмотрений, формализация тесно связана с. феноменом языка. Напомним, что формализованнымназывается язык, в котором за каждым словом закреплены ровно одно значение и ровно один смысл. Язык называется формальным,если жестко фиксирован алфавит и грамматика языка.

Исходная задача, как правило, формулируется на естественном языке. Построение модели преследует простую цель выделения таких предположений, при которых можно будет однозначно определить, что в данной задаче служит исходными данными и что результатом. Иными словами, построение модели сопровождается формализацией языка, посредством которого фиксируется информация, составляющая суть строящейся модели. Это еще раз подтверждает тезис, что язык всякой науки формализован, ибо любая наука занимается тем, что создает модели, дающие человеку знания об окружающем его мире.

Привлечение компьютера для решения задачи, для которой уже проведена формализация, требует перехода к формальному языку, поскольку компьютер, как формальный исполнитель, понимает только формальный язык.

Сказанное означает, что между указанными видами языков - естественным, формализованным и формальным существуют взаимосвязи. А именно: переход от описания объекта (процесса или явления) на естественном языке к описанию на формализованном языке является формализацией;переход от описания на формализованном языке к описанию на формальном называется кодированием.

Структуры данных

 

Данные, хранящиеся в памяти компьютера представляют собой совокупность нулей и единиц (битов). Биты объединяются в последовательности: байты, слова и т.д. Каждому участку оперативной памяти, который может вместить один байт или слово, присваивается порядковый номер (адрес).

Какой смысл заключен в данных, какими символами они выражены - буквенными или цифровыми, что означает то или иное число - все это определяется программой обработки. Все данные необходимые для решения практических задач подразделяются на несколько типов, причем понятие тип связывается не только с представлением данных в адресном пространстве, но и со способом их обработки.

Любые данные могут быть отнесены к одному из двух типов: основному (простому), форма представления которого определяется архитектурой ЭВМ, или сложному, конструируемому пользователем для решения конкретных задач.

Данные простого типа это - символы, числа и.т. п. элементы, дальнейшее дробление которых не имеет смысла. Из элементарных данных формируются структуры (сложные типы) данных.

Некоторые структуры:

Массив (функция с конечной областью определения) - простая совокупность элементов данных одного типа, средство оперирования группой данных одного типа. Отдельный элемент массива задается индексом. Массив может быть одномерным, двумерным и т.д. Разновидностями одномерных массивов переменной длины являются структуры типа кольцо, стек, очередь и двухсторонняя очередь.

Запись (декартово произведение) - совокупность элементов данных разного типа. В простейшем случае запись содержит постоянное количество элементов, которые называют полями. Совокупность записей одинаковой структуры называется файлом. (Файлом называют также набор данных во внешней памяти, например, на магнитном диске). Для того, чтобы иметь возможность извлекать из файла отдельные записи, каждой записи присваивают уникальное имя или номер, которое служит ее идентификатором и располагается в отдельном поле. Этот идентификатор называют ключом.

Такие структуры данных как массив или запись занимают в памяти ЭВМ постоянный объем, поэтому их называют статическими структурами. К статическим структурам относится также множество.

Имеется ряд структур, которые могут изменять свою длину - так называемые динамические структуры. К ним относятся дерево, список, ссылка.

Важной структурой, для размещения элементов которой требуется нелинейное адресное пространство является дерево. Существует большое количество структур данных, которые могут быть представлены как деревья. Это, например, классификационные, иерархические, рекурсивные и др. структуры.

Основные этапы компьютерного моделирования

 

Постановка

Как уже было сказано, постановка задачи является самым первым и наиболее ответственным этапом, поскольку даже небольшая ошибка может привести к тому, что вся дальнейшая работа окажется ненужной. Именно на этом этапе определяется вид входной информации, подлежащей обработке компьютером, и то, что требуется получить после работы программ.

Алгоритмизация.

Для обработки информации требуется подобрать уже известные или разработать новые алгоритмы. Фактически это первый этап формализации. Поскольку это очень важный процесс, от которого зависит не только скорость обработки информации, но и соответствие постановке, он выделяется в отдельную часть. Существует весьма сложная и объемная математическая дисциплина - «Теория алгоритмов», предметом изучения которой, в частности, как раз и является этот этап.

Кодирование.

Перевод алгоритмически описанной модели на язык программирования. Именно на этом этапе применяется нисходящее проектирование.


Поделиться с друзьями:

Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.063 с.