Указания по выполнению курсовой работы

Проектирование алгоритма и программы принципиально не отличаются от проектирования любого другого технического устройства или процесса. Общие принципы подхода к проектированию применительно к созданию программ включают:

1) определение цели проектирования;

2) построение алгоритма и (или) иерархии объектов;

3) рассмотрение множества альтернативных вариантов на каждом этапе проектирования и использование количественных и качественных оценок для выбора наилучшего варианта;

4) максимальное использование стандартных и универсальных программ и алгоритмов.

В процессе анализа условий задачи и определения подхода к её решению определяются основные функции обработки данных; выделяются основные необходимые соотношения между входными и выходными данными. В результате осмысления условий задачи формируется техническое задание – краткое содержательное описание исходных данных, функций преобразования данных и получаемых результатов.

Как правило, при анализе задачи рассматриваются несколько различных подходов к её решению. Конкурирующие варианты решения оцениваются по критериям универсальности, быстродействия, надёжности и другим, после чего выбирается наилучший из них. Результатом анализа задачи является спецификация алгоритма, т.е. наиболее общее описание выполняемых преобразований данных, приведённое в терминах исходной задачи. Спецификация алгоритма включает описание класса входных данных, который задаётся системой ограничений, определяющей те данные, которые безусловно обрабатываются алгоритмом.

При проектировании программного обеспечения следует учитывать вопросы контроля и управления качеством создаваемого продукта. Можно указать несколько основных характеристик, описывающих качество разрабатываемого программного продукта.

Понятность — программа обладает свойством понятности в той степени, в которой она позволяет оценивающему лицу понять назначение программных средств. Документация должна быть написана простым и понятным языком, свободным от жаргонизмов или неадекватно определенных терминов, должна содержать ссылки на легкодоступные документы. Имена переменных и функций в листинге должны быть осмысленными.

Завершённость — наличие в программном обеспечении всех необходимых компонентов, каждый из которых разработан всесторонне. Завершенность предполагает замкнутость описания и живучесть программного обеспечения. Отрицательный пример завершенности – документ, в котором отсутствуют некоторые разделы, или отмечено, что они будут написаны позднее.

Мобильность — возможность переноса программы на ЭВМ другого типа. Положительными примерами являются: 1) использование библиотеки стандартных функций; 2) минимальное использование средств операционной системы; 3) замкнутая документация, не требующая обращения к дополнительным источникам.

Согласованность — использование единой нотации, терминологии, символики и т.п. (внутренняя согласованность). Кроме того, можно говорить о внешней согласованности, т.е. соответствии продукта установленным требованиям. Положительные примеры: 1) в документации используются общепринятые символы и обозначения; 2) программа точно соответствует блок-схемам, по которым ее можно легко проверить.

Удобство эксплуатации — возможность обновления ПО в соответствии с новыми требованиями (удобство сопровождения).

Надёжность — способность ПО выполнять заданные функции (удовлетворительно функционировать) в течение заданного промежутка времени. Существуют различные способы повышения надежности ПО (например, проверка корректности исходных данных, автоматическое фиксирование всех возникающих в процессе работы программы ошибок для их последующего анализа и т.п.)

Структурированность — продукт обладает свойством структурированности, если его взаимосвязанные части организованы в единое целое определенным образом.

Точность — программа обладает свойством точности, если выдаваемые им результаты имеют точность, достаточную с точки зрения их основного назначения.

Учёт человеческого фактора — функционирование программы без излишних затрат времени со стороны пользователя на поддержание его работоспособности. Например, рутинная обработка по преобразованию формата входных данных должна выполняться автоматически самой программой, а не возлагаться на пользователя.

Модифицируемость — обладание продуктом структуры, позволяющей легко вносить изменения.

Важным этапом проектирования программного продукта является его отладка. Отладкой называется процесс, позволяющий получить программу, функционирующую с требуемыми характеристиками в заданной области входных данных. В результате отладки программа должна соответствовать заданной системе показателей качества.

Отладка состоит из нескольких этапов (см. рис.):

1. Подготовка тестовых примеров, по которым будет осуществляться проверка правильности работы программы

2. Статическая проверка текста программы без исполнения объектного кода

3. Тестирование программы с ее исполнением на машине.

4. Диагностика и локализация причин отклонения результатов тестирования от заданных эталонных значений.

5. Изменение программы с целью исправления ошибок.

Основным методом обнаружения ошибок при отладке программ является тестирование. В технической диагностике тест – это последовательность исходных данных, поступающих на вход программы, и соответствующих им эталонных результатов, с которыми сравниваются реальные результаты, полученные после выполнения программы.

Тестированию могут подвергаться не только целые программы, но и их отдельные модули, или даже функции. Поэтому для каждого тестового набора также указывается точка ввода исходных данных и точка контроля результатов. Кроме того, при тестировании необходимо задавать допуски на отклонение результирующих данных от эталонных, в пределах которых следует считать, что полученные результаты соответствуют эталонным.

Различают три стадии тестирования:

Стадия 1: тестирование для обнаружения ошибок в программе. Основная цель – выявление максимального числа ошибок, которыми считается любое отклонение реальных результатов от эталонных.

Стадия 2: тестирование для диагностики и локализации причин обнаруженных искажений в результатах. Цель – точно установить место ошибки, явившейся причиной отклонения результатов от эталона. Эта стадия считается выполненной успешно, если локализованы все первичные ошибки, выявленные на предыдущем этапе.

Стадия 3: тестирование для контроля выполненных корректировок программ и данных. Цель – проверка успешности внесенных исправлений. Коррекция считается успешной, если не обнаружены проявления ранее найденных ошибок, а также отсутствуют вторичные ошибки.