ВВЕДЕНИЕ

На ранних этапах развития программирования, когда программы писались в виде последовательностей машинных команд, какая-либо технология программирования отсутствовала. По достижении сначала кажущегося непреодолимого уровня сложности возникла инженерия программирования.

До конца 70-х годов программирование, как правило, было работой отдельных одаренных людей. Из-за несовершенства первых методик программирования даже относительно короткие программы (длиной около 600 строк) создавались в течение нескольких месяцев.

Начало 80-х годов соответствовало широкому внедрению в практику программирования методов проектирования, заимствованных из техники. Например, по примеру техники, внедряется ГОСТ 19.102—77, регламентирующий стадии и этапы программных разработок. Данный стандарт входит в группу стандартов единой системы программной документации (ЕСПД). ЕСПД сыграла значимую положительную роль в практике отечественного программирования и пережила без значительных изменений уже несколько новых технологий программирования, например, технологию структурного программирования и технологию объектно-ориентированного программирования.

Технология программирования — это научная и практически апробированная стратегия разработки программ, содержащая описание совокупности методов и средств разработки программ, а также порядок применения этих методов и средств.

К настоящему времени понятия процесса программирования качественно изменились. Производство программ приобрело массовый характер, существенно увеличился их объем и сложность. Разработка программных комплексов потребовала значительных усилий больших коллективов специалистов. Программы перестали быть только вычислительными и начали выполнять важнейшие функции по управлению и обработке информации в различных отраслях науки, техники, в экономике и др.

С появлением систем авоматизированного проектирования (САПР) в 80-х годах были сделаны обобщения теории проектирования технических систем и устройств с выявлением инвариантов в виде проектных процедур, особенно эвристических. Были намечены пути и сделаны первые попытки их автоматизации. Наиболее высокую трудность представляет автоматизация ранних этапов проектирования. На этих этапах для удовлетворения потребности преодоления дискомфорта необходимо синтезировать идеи реализации систем и устройств.

Параллельное развитие теории программирования и теории проектирования сделало актуальным их системное исследование. Цель исследований, отраженных в данной книге, состояла в достижении позитивного дальнейшего взаимного проникновения этих теорий.

Внедрение учебника в учебный процесс авторы рекомендуют осуществить следующим образом. Лучше всего материалы гл. 4 и 5 изучить в предшествующих дисциплинах. Если рабочей программой курса предусмотрена семестровая работа, то после лекционного прочтения первой главы можно частично изложить материалы второй главы и далее приступить к изучению одной из технологий программирования (гл. 7, 8). После изложения материалов для выполнения семестровой работы можно вернуться к последовательному изложению материала. Окончательное закрепление навыков и знаний рекомендуется осуществить в ходе учебной практики, проводимой под контролем преподавателей.

Для тех, кто хочет приобрести навыки профессионального программиста самостоятельно, авторы рекомендуют прочитывать материал двух первых глав и параллельно с изучением языка программирования овладеть материалом четвертой главы.

Первая глава содержит сведения по основам теории проектирования, необходимые для ознакомления с терминологией проектирования вообще и основными принципами проведения программных проектов. Даются такие методологические понятия проектирования, как элементы системного подхода, а также одного из его важнейших методов — блочно-иерархического подхода. В главе поясняется место стандартов в программировании. Вводятся понятия жизненного цикла программного изделия, а также стадий и этапов проведения программных разработок. Раскрываются основные понятия моделирования систем и роль моделирования при разработке проектов программных систем, проводятся примеры моделей.

Во второй главе рассматриваются методы активизации мышления на ранних этапах проектирования программных изделий, что позволяет решить задачу выбора наилучшего варианта из множества допустимых проектных решений, которые удовлетворяют предъявленным требованиям. Методы поискового конструирования, заимствованные из техники, адаптируются применительно к программам. Даются примеры видов диалогов программ, что позволяет повысить эффективность разработки внешних функциональных спецификаций. Для полного освоения ряда положений главы может потребоваться несколько лет. Но ведь надо когда-то начинать становиться системным аналитиком.

В третьей главе излагается инженерный технологический подход к разработке программ, согласно которому достигается сокращение сроков разработки программных продуктов благодаря комбинации этапов и видов работ, ориентированной на разные классы программного обеспечения и на особенности коллектива разработчиков.

Четвертая глава раскрывает понятия физической и логической структуры данных программ. В главе рассматривается набор операций над структурами данных программ, приводится классификация логических структур данных, разбираются базовые структуры данных, динамические и динамически связанные структуры данных, а также файловые структуры данных. Рассматриваются способы документирования структур данных.

Пятая глава содержит описание методики разработки структурированных алгоритмов в форме проектной процедуры разработки функциональных описаний. Даются рекомендации по использованию проектной процедуры применительно областей, находящихся вне сферы программирования: техники, организационного обеспечения.

В шестой главе вводится понятие архитектуры программной системы, приводятся сведения по ряду способов объединения отдельных программ в единый программный комплекс.

Седьмая глава содержит описание технологии структурного программирования, которая считается устаревшей, но в настоящее время еще используется как самостоятельно, так и в гибридных объектно-ориентированных проектах. Ряд фундаментальных идей данной технологии был воспринят современными технологиями.

В восьмой главе рассматривается технология объектно-ориентированного проектирования. Разбираются основные понятия технологии. Даются шаги этапов выполняемых работ. Рассматриваются примеры выполнения проектов малой и средней сложности.

Девятая глава содержит понятие технологий визуального программирования. Данная технология позволяет в диалоговом режиме создавать «скелет» программы.

В десятой главе раскрывается понятие САПР программных разработок, основанных на CASE-средствах, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения программного проекта и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. В главе рассматривается CASE-средство Rational Rose фирмы «Software Corporation» (США), предназначенное для автоматизации этапов анализа и проектирования программных систем, а также для генерации кодов на различных языках и выпуска проектной документации.

Одиннадцатая глава посвящена тестированию программ, позволяющих достичь заданного уровня важнейшего критерия качества программных изделий — надежности. В главе излагаются аксиомы тестирования, приемы отладки, различные подходы к тестированию программ.

В двенадцатой главе описываются основные принципы менеджмента программных разработок. Даются принципы организации коллектива разработчиков программных изделий, должностные обязанности и функции отдельных работников.

Приложение 1 необходимо для понимания стадий и этапов разработки программ по ГОСТ 19.102—77, но оно не заменяет, возможно, изменившийся текст стандарта.

Приложение 2 содержит пример выполнения учебного технического задания. Данный пример раскрывает принципы составления технического задания, но также не заменяет стандарт.

Приложение 3 дает представление о фонде эвристических приемов проектирования программ.

Приложение 4 содержит описание элементов языка программирования Object Pascal, оно необходимо для лучшего понимания гл. 8 и 9.

Приложение 5 раскрывает основные термины и определения, используемые в книге.