9.3. Методы проектирования программных продуктов

Методы проектирования алгоритмов и программ очень разнообразны, их можно классифицировать по различным признакам, важнейшими из которых являются:

0. степень автоматизации проектных работ;

1. принятая методология процесса разработки.

По степени автоматизации проектирования алгоритмов и программ можно выделить:

• методы традиционного (неавтоматизированного) проектирования;

• методы автоматизированного проектирования (CASE - технология и ее элементы)

Неавтоматизированное проектирование алгоритмов и программ преимущественно используется при разработке небольших по трудоемкости и структурной сложности программных продуктов, не требующих участия большого числа разработчиков. Трудоемкость разрабатываемых программных продуктов, как правило, небольшая, а сами программные продукты имеют преимущественно прикладной характер.

Автоматизированное проектирование позволяет уменьшить трудозатраты на проектные работы, сократить сроки их выполнения, создать типовые «заготовки» алгоритмов и программ, многократно тиражируемых для различных разработок, координировать работу большого коллектива разработчиков, стандартизировать алгоритмы и программы.

Автоматизированный подход требует технического и программного «перевооружения» труда самих разработчиков (мощных компьютеров, дорогостоящего программного инструментария, а также повышения квалификации разработчиков и т.д.) Автоматизированное проектирование алгоритмов и программ под силу лишь крупным фирмам, специализирующимся на разработке определенного класса программных продуктов, занимающих устойчивое положение на рынке программных средств.

Проектирование алгоритмов и программ может основываться на различных подходах, среди которых наиболее распространены:

• структурное проектирование программных продуктов;

• информационное моделирование предметной области и связанных с ней приложений;

• объектно-ориентированное проектирование программных продуктов.

В основе структурного проектирования лежит последовательная декомпозиция, целенаправленное структурирование на отдельные составляющие. Типичными методами структурного проектирования являются:

• нисходящее проектирование, кодирование и тестирование программ - последовательное разложение общей функции обработки данных на простые функциональные элементы;

• модульное программирование - разбиение программы на последовательность модулей, каждый из которых выполняет одну или несколько законченных функций;

• структурное программирование - использование при создании программного продукта типовых управляющих структур алгоритмов обработки данных.

Основой информационного моделирования предметной области является положение об определяющей роли данных при проектировании алгоритмов и программ. Данный подход к проектированию программных продуктов появился благодаря появлению и развитию программных средств организации хранения и обработки данных - СУБД.

Данный подход имеет следующие составляющие:

• информационный анализ предметных областей;

• информационное моделирование - построение комплекса взаимосвязанных моделей данных;

• системное проектирование функций обработки данных;

• детальное конструирование процедур обработки данных.

Информационный анализ предметной области предполагает построение диаграммы потоков данных (информационно-технологических схем), показывающих процессы, происходящие в объекте информатизации и информационные потоки между ними.

Информационное моделирование заключается в построении информационных моделей двух уровней представления:

• информационно-логическая модель, не зависящая от средств программной реализации хранения и обработки данных, отражающая интегрированные структуры данных предметной области;

• даталогическая модель, ориентированная на среду хранения и обработки данных.

Средствами структур данных моделируются функции предметной области, прослеживается взаимосвязь функций обработки, уточняется состав входной и выходной информации, логика преобразования входных структур данных в выходные.

Выбор средств реализации базы данных определяет вид даталогических моделей и, следовательно, алгоритмы преобразования данных. В большинстве случаев используется реляционное представление данных и соответствующие языки программирования.

Объектно-ориентированный подход к проектированию программных продуктов основан на следующих принципах:

• выделение классов объектов;

• установление характерных свойств объектов и методов их обработки;

• создание иерархии классов, наследовании свойств объектов и методов их обработки.

Каждый объект объединяет как данные, так и программу обработки этих данных и относится к определенному классу. С помощью класса один и тот же программный код можно использовать для относящихся к нему различных объектов.

Традиционные подходы к разработке программных продуктов всегда подчеркивали различия между данными и процессами их обработки. Так, технологии, ориентированные на информационное моделирование, сначала специфицируют данные, а затем описывают процессы, использующие эти данные. Технологии структурного подхода ориентированы, в первую очередь, на процессы обработки данных с последующим установлением необходимых для этого данных и организации информационных потоков между связанными процессами. Объектно-ориентированная технология разработки программных продуктов объединяет данные и процессы в логические сущности - объекты.