Процесс разработки программы может быть разбит на два основных этапа:
Разработка программы начинается с анализа и формулирования требований к программе, с разработки точного описания того, чего нужно достичь в результате работы программы и в каком виде будет представлен нужный результат.
Далее выбирается технология программирования, с использованием которой будет разрабатываться программы (например, структурное программирование).
Полученный вариант разработанной программы подвергается систематическому тестированию на наличие ошибок, что является вполне нормальным закономерным явлением для новых программ. Практически невозможно написать реальную (достаточно сложную) программу с первого раза без каких-либо ошибок.
Сдай на права пока
учишься в ВУЗе
Вся теория в удобном приложении. Выбери инструктора и начни заниматься!
Замечание 1
После исправления таких ошибок программа подвергается дальнейшей проверке на правильность выдаваемых результатов. Ведь то, что программа в результате своей работы выдала какой-то результат, еще не означает, что этот результат – правильный. Для проверки правильности результатов программа подвергается проверке на наличие логических ошибок в решении задачи. Ответственные участки программы проверяются с использованием методов доказательства правильности программ.
Как записать видео с экрана Windows #shorts
Методы доказательства правильности программ
Неформальными методами доказательства правильности программ является отладка и тестирование – необходимые составляющие на всех этапах процесса программирования. Но эти методы не решают полностью проблему правильности программы. Существенные ошибки легко можно найти при использовании соответствующих приемов отладки (контрольных распечаток, трассировок).
Программу считают правильной, если она решает сформулированную задачу.
«Основные этапы процесса разработки программ. Контроль текста программы до выхода на компьютер»
Готовые курсовые работы и рефераты
Решение учебных вопросов в 2 клика
Помощь в написании учебной работы
Метод установления правильности программ при помощи строгих средств называется верификацией программ.
Замечание 2
При тестировании программ проводится анализ свойств отдельных процессов выполнения программы, а при верификации анализируются свойства программ.
Метод верификации основывается на предположении, что существует программная документация, соответствие которой требуется доказать. В документацию должны входить:
- спецификация ввода-вывода (описание данных, которые не зависят от процесса обработки);
- спецификация структур данных, которые зависят от процесса обработки;
- свойства отношений между элементами векторов состояний в выбранных точках программы;
- спецификации и свойства структурных подкомпонентов программы.
К методам доказательства правильности программ относится метод индуктивных утверждений, который сформулировал независимо друг от друга К. Флойд и П. Наур.
Суть метода индуктивных утверждений:
- формулировка входного (описание всех необходимых входных условий) и выходного (описание ожидаемого результата) утверждения;
- принимается истинность входного утверждения, создается промежуточное утверждение (выведенное утверждение), которое выводится на основании семантики операторов, расположенных между входом и выходом (входным и выходным утверждениями);
- формулировка теоремы (условие верификации):
- из выведенного утверждения следует выходное утверждение;
- доказательство теоремы, которое показывает правильность программы (или программного фрагмента).
Доказательство проводится с помощью математических методов, которые используют исчисление предикатов I-го порядка.
Условия верификации можно строить и в обратном направлении: принимая истинность выходного утверждения, получить входное утверждение и доказывать теорему: из входного утверждения следует выведенное утверждение.
Замечание 3
С помощью индуктивных утверждений можно формализовать интуитивные представления о логике программы, что является самым сложным в процессе доказательства правильности программы.
Для доказательства завершения выполнения программы часто достаточными являются неформальные рассуждения. Алгоритм доказательства правильности программы методом индуктивных утверждений:
Этот метод можно сравнить с обычным чтением текста программы (методом сквозного контроля) с разницей лишь в степени формализации.
Преимуществом верификации является возможность формализации процесса доказательства, что позволяет выполнять его на вычислительной машине.
Общим свойством перечисленных методов является то, что они рассматривают программу как уже существующий объект и затем доказывают ее правильность.
Метод, сформулированный К. Хоаром и Э. Дейкстра, основывается на формальном выводе программ из математической постановки задачи.
Замечание 4
Каждая программа обязательно подвергается анализу обеспечения качества и эффективности программного обеспечения, проводится анализ и улучшение временных характеристик.
Контроль текста программы до выхода на компьютер
Текст программы можно контролировать за столом следующими методами:
- Просмотр. Текст программы просматривается с целью проверки на описки и расхождения с алгоритмом. Просматривается организация всех циклов с целью проверки правильности операторов, которые задают кратности циклов. Полезно провести проверку условий в условных операторах, аргументов в обращениях к подпрограммам и т.п.
- Проверка. По тексту программы программист восстанавливает вычислительный процесс, который проводит программа, и сверяет его с требуемым процессом.
- Прокрутка – имитация программистом за столом выполнения программы на машине. Достаточно трудоемкий процесс, который зачастую применяется только при контроле логически сложных участков программы. При выполнении прокрутки задают исходные данные и производят над ними необходимые вычисления. Исходные данные должны быть выбраны так, чтобы в прокрутку вовлекалось большинство ветвей программы.
Источник: spravochnick.ru
Программная инженерия: как создают ПО?
Книга Software Architecture in Practice выдержала уже три издания. Коллектив ее авторов представляет Институт программной инженерии, который, по сути дела, является колыбелью программной инженерии и разрабатывает программное обеспечение, в том числе для Пентагона.
Software Architecture in Practice Авторы: Len Bass, Paul Clements, Rick Kazman ISBN-13: 978-0321815736
Институт программной инженерии, являющийся, по сути дела, колыбелью программной инженерии, был создан сразу после исторической конференции НАТО 1968 года, когда было принято решение, что эта дисциплина необходима. Он разрабатывает стандарты программной инженерии не только для США, но и для всего мира. Поэтому книга Software Architecture in Practice является глобальным ответом на самые важные вопросы о том, как с систематической точки зрения следует разрабатывать программные комплексы.
Когда мы говорим об архитектуре программного обеспечения, речь идет о том, из каких частей — систем, подсистем, модулей и так далее — должны состоять программные комплексы. Все эти компоненты должны связываться и взаимодействовать между собой, чтобы обеспечить определенные критерии: отказоустойчивость, надежность, безопасность, эргономичность, доступность и, естественно, не проигрывать при этом в производительности. Это с учетом того, что при работе с такими большими и сложными системами у вас могут быть десятки тысяч одновременных пользователей, каждый из которых очень интенсивно проигрывает различные сценарии обращения к данным. Книга о том, как, учитывая все эти условия, создавать программное обеспечение.
Архитектура программного обеспечения
Программист Мэтью Басс об усложнении программного обеспечения, возникновении новой дисциплины и системах клиент-сервер
За последние 40 лет программное обеспечение усложнилось, и появились очень специализированные задачи. В то время как компании стали вкладывать все больше и больше в развитие программного обеспечения, организации в целом стали больше полагаться на компьютеры. Возникли ситуации, когда необходимо поддерживать работу с большим количеством одновременно подключенных пользователей или систем, доступных круглосуточно, возникла необходимость менять систему со временем для поддержки широкого спектра ожидаемых потребностей. Это та область, где архитектура программного обеспечения возникла как дисциплина.
Программное обеспечение обладает такими свойствами, как доступность, масштабируемость, производительность. Необходимо обращать внимание на общее строение, чтобы иметь возможность предсказывать свойства. «Святой Грааль» этой дисциплины очень похож на другие инженерные науки, когда есть набор структур, известные свойства, которые поддерживаются или подавляются данными структурами, и есть возможность все проанализировать до постройки системы. Это и есть задача, на которой пытаются сосредоточиться люди. Этим они занимаются в научно-исследовательской работе.
Критерии качества на ранней стадии развития ПО
Доцент Университета Иннополис Мохамад Кассаб о новых подходах к разработке программного обеспечения
Программные системы характеризуют функциональные требования (что система делает) и критерии качества — как система ведет себя в плане различных наблюдаемых свойств, например времени отклика, безопасности, надежности. Ее также характеризуют ограничения и то, как система вписывается в эти ограничения.
На рынке ПО функционально идентичные товары бьются за внимание клиентов, поэтому критерии качества становятся важным отличительным свойством на фоне конкурентов. Тем не менее на ранних стадиях разработки критериям качества уделяется очень мало внимания по сравнению с функциональностью, особенно в промышленности. Это, в частности, связано с уникальной природой критериев качества. Они субъективны, относительны, они часто интерактивны в том смысле, что реализация одного критерия качества может упростить или усложнить реализацию другого.
Критерии качества можно внедрять с помощью своеобразных «тактик». Тактика — это связующее звено между разработкой требований и архитектурой ПО. Архитектурная тактика — это проектные решения, которые можно интегрировать в архитектуру ПО с целью выполнения определенных критериев качества.
Продумывая архитектуру программного продукта, разработчик опирается на определенные решения. Обычно их называют архитектурными шаблонами. В то время как архитектурные шаблоны представляют собой абстракции или наборы проектных решений, архитектурная тактика — это конкретное проектное решение, задача которого — выполнить определенный критерий качества.
Компиляторы для языков программирования
Профессор Университета Иннополис Евгений Зуев о «святом Граале» компьютерных наук
Когда программист пишет некоторую программу, решающую определенную, необходимую ему задачу, он пишет эту программу на некотором языке программирования. В процессе этого он оперирует терминами, близкими к той предметной области, с которой он имеет дело. А компьютер не понимает понятий, которыми оперирует программист.
Он знает только довольно простые вещи: переменные, числа, регистры, ячейки, оперативную память, жесткие диски. Поэтому задача компилятора заключается в том, чтобы перевести понятия, близкие к предметной области программиста, в понятия, которыми манипулирует компьютер. Компиляторы — один из краеугольных камней Computer Science, наряду с операционными системами и базами данных. Это базис информатики.
История, связанная с языками программирования и компиляторами, насчитывает уже больше шестидесяти лет. Несмотря на это, трудно сказать, что это направление в Computer Science является застывшим. С появлением новых задач, которые решают компьютеры, появляется потребность в создании новых языков программирования и, соответственно, в разработке компиляторов этих языков. Задача разработки компилятора представляет собой одновременно научную и инженерную задачу. И хотя структура многих компиляторов очень похожа, предпринимавшиеся еще 40 лет назад попытки создания универсального языка и, соответственно, универсального компилятора закончились неудачей по довольно простой причине: проблем, которые решает программное обеспечение, очень много, они различны различны по своей природе.
Интеграция компиляторов в среды программирования
Профессор Университета Иннополис Евгений Зуев о современных подходах к созданию компиляторов
Продвинутая архитектура компиляторов, состоящая из нескольких компонент, взаимодействующих друг с другом и способных взаимодействовать с другими элементами интегрированных сред, требует нового инженерного подхода при их разработке. В начале 2000-х годов в лаборатории факультета ВМК МГУ мы начали работать над новой архитектурой компилятора для языка C++. Этот компилятор задумывался как совокупность компонентов, доступ к которым мог бы быть организован независимо друг от друга. Компилятор не представлял собой единую монолитную программу, это была именно совокупность компонент, и эти компоненты были спроектированы таким образом, чтобы обеспечить легкое включение в интегрированную среду.
Разработчики, которые занимаются созданием интегрированных сред и компиляторов, сталкиваются с большим числом проблем. И чисто инженерные проблемы здесь составляют только часть. Дело в том, что наряду с очень динамичным развитием информатики достаточно большое количество решений в настоящее время остаются теми же, которые были приняты 20–30 лет назад. Очень многие программисты до сих пор используют обычные командные компиляторы, которые были созданы в то время. Эти компиляторы, будучи спроектированными по-старому, очень трудно интегрировать в современную среду, потому что они разрабатывались как большие, монолитные программы.
Моделирование интеграции веб-сервисов
Профессор Университета Иннополис Мануэль Маццара о пи-исчислениях и перспективах микросервисов
Пи-исчисление — это модель параллельных вычислений, у которой существуют десятки аналогов и постоянно появляются новые, но пальма первенства по-прежнему принадлежит ей. Создатель этой модели — всемирно известный ученый Робин Милнер, лауреат премии Тьюринга. Выбирая тему докторской диссертации, я решил изучать теорию параллелизма и, в частности, ее применение в веб-сервисах.
В результате нашей работы с профессором Козимо Ланеве в Болонском университете мы спроецировали язык BPEL на модель пи-исчислений. Для каждого акта извлечения информации конструкция из одного языка должна быть переписана в аналогичную конструкцию другого языка. Более того, нужно доказать, что для внешнего наблюдателя результат такого перевода будет постоянным. То есть поведение первой программы должно быть внешне точно таким же, как поведение второй программы; обе они могут работать одновременно, выполняя абсолютно одинаковые задания, что означает единство алгоритмов их работы и исполняемых функций.
В литературе описано много подобных техник, мы воспользовались одной из них, предварительно адаптировав ее под нашу специфику. Результатом должно быть доказательство либо эквивалентности двух языков, либо ее отсутствия. В своем труде мы доказали, что взятые нами языки не полностью равноценны.
Несмотря на некоторые сходства, не существует достаточно оснований, чтобы называть их эквивалентными. В общем, все дело в переводе с языка на язык. И машинные языки в этом плане намного легче в силу своего более ограниченного характера.
«“Интернет вещей” может повлиять на будущее программного обеспечения»
Интервью с профессором Университета Иннополис Алешем Живковичем об этапах разработки программ, проблемах IT-индустрии и трендах в области создания ПО
— Что входит в процесс разработки программного обеспечения? Какие у этого процесса стадии и какие специалисты в него обычно вовлечены?
— Ключевой проблемой в разработке программного обеспечения является определение того, какой продукт мы собираемся создать и кто за это будет ответственным. Например, для проверки какого-либо решения нам нужен план тестирований. Мы можем начать разрабатывать его после того, как требования к продукту становятся ясными. Завершить этот процесс нужно к концу реализации задачи, ответственным за это может быть тест-менеджер. Иногда в ходе разработки вам уже предоставляется структура программного обеспечения или даже шаблоны, которые вы можете использовать.
Обычно процесс разработки программного обеспечения включает в себя разработку требований, анализ, проектирование, реализацию, тестирование и внедрение. Однако нужно совмещать этот процесс с проект-менеджментом, согласно которому проект состоит из нескольких фаз со своими ключевыми этапами, результатами, ресурсами и стоимостью.
Для большинства проектов требуется несколько разных специалистов, хотя все зависит от конкретного проекта. Например, во время моей последней разработки мы пользовались услугами разработчиков программного обеспечения, графических дизайнеров, психологов, врачей, специалистов по фитнесу и других. В идеале нужны люди с хорошими коммуникативными навыками, которые понимают технологию, специалисты по архитектуре программного обеспечения, менеджеры проектов и тим-лидеры, программисты и хорошие тестировщики. Также требуется обслуживающий персонал, который возьмет на себя заботу об инфраструктуре и средствах разработки.
— Как наука повлияла на методы создания программного обеспечения?
— Университеты и исследовательские лаборатории, включая Университет Иннополис, проводят фундаментальные исследования разных методов разработки программного обеспечения, собирают данные в индустрии для проведения эмпирических изысканий, устраивают контролируемые эксперименты со студентами и анализируют результаты. Эти результаты становятся известны практикующим разработчикам на конференциях и семинарах, посредством публикуемых статей и индивидуальных консультаций с различными группами разработчиков. У компаний есть свои насущные проблемы, и они часто отклоняются от исходной идеи о том, как разрабатывать программное обеспечение по выбранному методу. С нашей помощью методы и подходы меняются, проверяются и улучшаются на благо индустрии.
Источник: postnauka.ru
Разработка программного обеспечения
Технологии изменили нашу жизнь за последние несколько десятилетий. Они улучшили качество нашей жизни и позволили нам общаться с людьми по всему миру. Она также широко радикализировала бизнес-сектор, позволив предпринимателям повсеместно создавать свои собственные приложения без проблем.
Процесс разработки программного обеспечения — это процедура, состоящая из множества этапов. Его нельзя воплотить в жизнь за несколько дней. Уникальная и творческая идея может занять у вас всего несколько минут, но усилия по превращению этой зарождающейся идеи в полностью рабочий продукт, готовый к внедрению на рынок, требуют времени.
Процесс разработки программного обеспечения обычно осуществляется с учетом определенной структуры, и инженеры могут использовать для этого любую архитектуру, от водопадной модели до agile-методологии. Прежде чем перейти к более тонким деталям того, что на самом деле стоит за разработкой программного продукта, давайте рассмотрим, что такое разработка программного обеспечения.
Что такое разработка программного обеспечения?
Процесс разработки программного обеспечения состоит из множества этапов. В его рамках создаются, проектируются, программируются, документируются, тестируются и поддерживаются несколько веб- и мобильных приложений, библиотек и других модулей программной инженерии. Разработка программного обеспечения — это метод создания программного обеспечения и сопровождения программного кода. Поэтому процесс разработки программного обеспечения включает в себя исследование, новую разработку, прототипы, изменения, проектирование программного обеспечения, поддержку или любую другую деятельность, связанную с продуктами или приложениями программной инженерии.