1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы



страница8/18
Дата23.12.2012
Размер1.84 Mb.
ТипДокументы
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   18

9.3.Схемы (диаграммы) Насси-Шнейдермана.

Схемы Насси-Шнайдермана являются развитием Flow-форм. Их основное отличие состоит в том, что в блоках, представляющих ветвление и выбор, для изображения условий применяются треугольники, что позволяет достичь большей наглядности при описании программы. Основные конструкции диаграмм Насси-Шнайдермана приведены ниже.



  1. Основные конструкции диаграмм Насси-Шнайдермана

Достоинством Flow-форм и диаграмм Насси-Шнайдермана является то, что они позволяют достаточно наглядно изобразить вложенность конструкций. Общий недостаток этих графических схем заключается в сложности описания с их помощью больших программ ввиду громоздкости используемых для этого конструкций.

10.Объектно-ориентированный подход к программированию.

10.1.Основные концепции и принципы объектно-ориентированного подхода к программированию.

Сущность объектного подхода заключается в преимущественном использовании декомпозиции объектов для описания и построения ПО. При этом функции такой программной системы выражаются через операции над объектами разных уровней иерархии, т.е. их декомпозиция существенно зависит от декомпозиции объектов. Под объектно-ориентированным подходом подразумевается объектный подход с ориентацией на описание объектов предметной области и построением их моделей, в котором в основном используются активные объекты, т. е. объекты, включающие программные части, способные находиться в процессе выполнения. Объектно-ориентированный подход к разработке ПО включает в себя три основных этапа:

  • Объектно-ориентированный анализ. Создается объектно-ориентированная модель предметной области программной системы, в которой модельные объекты представляют реальные или концептуальные объекты-сущности, а также определяются выполняемые над ними операции.

  • Объектно-ориентированное проектирование. Разрабатывается объектно-ориентированная модель ПО (системная архитектура) с учетом имеющихся требований, в которой определение всех объектов подчинено решению конкретной задачи.

  • Объектно-ориентированное программирование. Реализуется архитектура (модель) системы с помощью объектно-ориентированного языка программирования.

Объектно-ориентированное представление и декомпозиция программной системы основываются на принципах абстрагирования, инкапсуляции, модульности и иерархической организации. Абстрагирование сводится к формированию абстракций. Каждая абстракция фиксирует основные характеристики некоторого объекта, которые отличают его от других видов объектов и обеспечивают ясные понятийные границы. Абстракция концентрирует внимание на внешнем представлении объекта и позволяет отделить основное в поведении объекта от его реализации.
Инкапсуляция содержит и скрывает реализацию объекта, которая обеспечивает его поведение. Инкапсуляция достигается с помощью информационной закрытости. Обычно скрывается структура объектов и детали их реализации. Модульность определяет способность системы подвергаться декомпозиции на ряд сильно связанных и слабо сцепленных модулей. Модули служат физическими контейнерами, в которых объявляются компоненты программной системы. Модульность определяет способ группировки логически связанных абстракций. Иерархическая организация предназначена для формирования из абстракций иерархической структуры. Иерархическая организация задает размещение абстракций на различных уровнях описания системы. Двумя важными инструментами иерархической организации в ООП являются: выделение отношений «общее-частное» и отношений «целое-часть». Чаще всего иерархия «общее-частное» строится с помощью наследования. Иерархия «целое-часть» базируется на отношении агрегации.

10.2.Объектно-ориентированный подход к программированию: понятие объекта и его характеристики, связи между объектами.

Объект — это конкретное представление абстракции. Класс определяет структуру и поведение похожих/подобных объектов, т.е. описывает их абстракцию. Объект обладает индивидуальностью, состоянием и поведением. Индивидуальность — это характеристика объекта, которая отличает его от всех других объектов. Состояние объекта представляет собой перечень всех его свойств/атрибутов и текущие значения каждого из них. Поведение характеризует то, как объект воздействует на другие объекты (или подвергается воздействию) в терминах изменений его состояния и передачи сообщений. Поведение объекта зависит от его состояния и набора соответствующих ему операций. Операция представляет услугу, которую объект предлагает для использования. Возможны пять типов операций над объектом: модификатор — изменяет состояние объекта; селектор — предоставляет доступ к состоянию, но не изменяет его; итератор — обеспечивает доступ к содержанию объекта по частям, в строго определенном порядке; конструктор — создает объект и инициализирует его состояние; деструктор — разрушает объект и освобождает занимаемые им ресурсы. Выполнение операции обеспечивает обработку соответствующего сообщения, которое может быть отправлено данному объекту. Средством реализации операций являются подпрограммы (методы). Таким образом, сообщение представляет собой вызов некоторой подпрограммы, реализующей одну из операций, присущих объекту. Набор подпрограмм, реализующих операции объекта, называется его протоколом или интерфейсом (сообщений).

Взаимодействие объектов зависит от отношений между ними, которые основываются на взаимной информации о разрешенных операциях и ожидаемом поведении. Наиболее значимы два вида отношений между объектами: связи и агрегация. Связь — это физическое или понятийное соединение между объектами. Связь обозначает соединение, с помощью которого объект-клиент вызывает операции объекта-поставщика (передает ему сообщения) или один объект перемещает данные к другому объекту. Различают четыре формы видимости между объектами: объект-поставщик глобален для клиента, объект-поставщик является параметром операции клиента, объект-поставщик является частью объекта-клиента, объект-поставщик является локально объявленным объектом в операции клиента. Агрегация представляет отношения объектов в иерархии «целое-часть» и обеспечивает возможность перемещения от целого (агрегата) к его частям (свойствам). Объект, являющийся частью (свойством) другого объекта (агрегата), имеет связь со своим агрегатом. Через эту связь агрегат может посылать ему сообщения. Агрегация может обозначать физическое вхождение одного объекта в другой, но не обязательно.

10.3.Объектно-ориентированный подход к программированию: понятие класса и его характеристики, отношения между классами.

Класс — описание множества объектов, которые разделяют одинаковые свойства, операции, отношения и семантику. Любой объект — просто экземпляр класса. В классе выделяют внешнее представление (интерфейс) и внутреннее устройство (реализацию). Интерфейс описывает возможности (услуги) класса, т.е. представляет внешней среде абстракцию класса, его «видимый» облик. Интерфейс состоит из объявлений операций, поддерживаемых экземплярами класса, объявлений типов, переменных, констант и исключительных ситуаций, уточняющих абстракцию, которую выражает класс. Интерфейс может быть разделен на три части: открытую или публичную (public), объявления которой доступны всем клиентам; защищенную (protected), объявления которой доступны только самому классу, его подклассам и друзьям; закрытую или приватную (private), объявления которой доступны только самому классу и его друзьям. Состояние объекта задается в его классе через определения констант или переменных, размещенных в его защищенной или закрытой части. Тем самым они скрыты (инкапсулированы) и их изменения не влияют на клиентов. Реализация класса отражает особенности его поведения. Она включает детальное описание (реализацию) всех операций, определенных в интерфейсе класса.

Абстракции каждой предметной области находятся между собой в различных отношениях, в результате чего формируется структура классов системы. Существует четыре основных типа отношений между классами: ассоциация — фиксирует структурные отношения, т.е. связи между экземплярами классов; зависимость — отображает влияние одного класса на другой; обобщение-специализация — отношения «общее-частное»; целое-часть — отношения агрегации/включения. Для выражения этих типов отношений большинство объектно-ориентированных языков поддерживает разные комбинации следующих видов отношений: ассоциация, наследование, агрегация, зависимость, конкретизация, метакласс, реализация. Ассоциация обозначает семантическую (смысловую) двустороннюю связь между классами. Она является наиболее общим и неопределенным отношением, поскольку не указывает направление и точную реализацию отношения. Наследование — отношение, при котором один класс разделяет структуру и поведение, определенные в другом (одиночное наследование) или в нескольких других классах (множественное наследование). Наследование представляет собой разновидность отношения обобщение-специализация. С наследование связано понятие полиморфизма. Полиморфизм — это возможность с помощью одного имени обозначать операции из различных классов, но относящиеся к одному суперклассу. Вызов обслуживания по полиморфному имени приводит к исполнению одной операции из некоторого набора, соответствующего иерархии наследования классов. Отношения агрегации между классами аналогичны таковым между объектами. Зависимость — отношение, которое показывает, что изменение в одном классе (независимом) может влиять на другой класс (зависимый), который использует его. Зависимость позволяет уточнить, какая абстракция является клиентом, а какая — поставщиком определенной услуги. Конкретизация — процесс наполнения или настройки шаблона (обобщенного или параметризованного класса) с целью получения класса, от которого возможно создание экземпляров. Конкретизация выражает другую разновидность отношения обобщение-специализация. Метакласс — класс классов, т.е. класс, экземпляры которого представляют собой классы. Реализация — отношение, при котором класс-приемник обеспечивает свою собственную реализацию интерфейса другого класса-источника.

11.Защитное программирование.

11.1.Понятие корректной и надежной программы. Основные концепции разработки надежных программ. Понятие защитного программирования.

Программа является корректной, если она удовлетворяет внешним спецификациям, т.е. выдает ожидаемые ответы на определенные комбинации значений входных данных. Программа является надежной, если она корректна, приемлемо реагирует на неточные входные данные и удовлетворительно функционирует в необычных условиях.

В процессе создания программы разработчики стараются предвидеть все возможные ситуации и написать программу так, чтобы она реагировала на них вполне удовлетворительно. Многие принципы и методы разработки ПО (например, структурное и модульное программирование, абстрактные типы данных и инкапсуляция и др.) в той или иной степени преследуют цели создания надежных программ, т.е. ориентированы на то, чтобы снизить вероятность появления ошибок в готовой программе и минимизировать их влияние. Поскольку в общем случае невозможно разработать программу, которая была бы абсолютно надежной и не содержала бы ошибок, то необходимым процессом является проверка корректности и надежности программы. Она включает в себя просмотр проектной документации и текста программы, анализ текста программы на предмет наличия ошибок и тестирование. Найденные по результатам проверки ошибки должны быть устранены, после чего она должны быть частично или полностью выполнена повторно.

В связи с тем, что в процессе разработки программы обычно невозможно избежать всех ошибок, целесообразно включить в создаваемое программное обеспечение средства их обнаружения. Это позволяет минимизировать как влияние ошибки на работу программы, так и последующие затруднения для человека, которому придется извлекать информацию об этой ошибке, находить её место и исправлять. После обнаружения ошибки либо она сама, либо её последствия должны быть исправлены программой, для чего могут использоваться различные методы. Таким образом, использование соответствующих методов и средств позволяет обеспечить функционирование программной системы при наличии в ней ошибок.

Программирование, при котором применяются специальные приемы предупреждения, раннего обнаружения и нейтрализации ошибок, называется защитным или программированием с защитой от ошибок. Эти приемы концентрируются на защите программ и их составляющих от неправильных входных данных, а также способах выявления, изоляции и обработки ошибок.

11.2.Виды ошибок, связанных с исходными данными, и способы защиты от них.

Выделяют следующие виды ошибок, связанных с исходными данными:

  • Ошибки передачи — вызываются аппаратными средствами, которые, например вследствие неисправности, могут искажать данные. Такие ошибки обычно контролируются аппаратно.

  • Ошибки преобразования — возникают из-за того, что программа неверно преобразует данные из входного формата во внутренний рабочий. Для защиты от таких ошибок полученные в результате ввода данные обычно сразу демонстрируются пользователю (так называемый «эхо-вывод»). При этом сначала осуществляется преобразование во внутренний формат, а затем обратно. Однако предотвратить все ошибки преобразования, как правило, довольно сложно. Поэтому следует использовать другие методы защитного программирования, а также тщательно прорабатывать и тестировать соответствующие фрагменты программы.

  • Ошибки перезаписи — обусловлены тем, что пользователь ошибается при вводе данных, например, вводит лишний или другой символ. Подобные ошибки можно обнаружить и устранить при использовании избыточных данных, например контрольных сумм, и специальных ограничений на значения и формат входных данных, например интервалов допустимых значений. Следует проверять вводимые данные в соответствии с установленными ограничениями и при наличии ошибки либо автоматически корректировать их, либо запрашивать у пользователя новые значения.

  • Ошибки данных — вызваны тем, что пользователь вводит неверные данные. Такие ошибки обычно может обнаружить только пользователь, поэтому имеет смысл в процессе ввода демонстрировать ему введенные данные и запрашивать подтверждение на выполнение дальнейших операций, особенно в случаях, когда исправить в дальнейшем неверные сведения будет невозможно.

11.3.Основные способы предупреждения ошибок.

Основные концепции предупреждения возникновения ошибок в работающей программе включают в себя:

  • проверку правильности входных данных и операций ввода-вывода;

  • проверку допустимости промежуточных результатов;

  • предотвращение накопления погрешностей.

Эти идеи направлены на контроль правильности исходных или промежуточных данных программы. Неверные данные могут появиться как в результате внутренней ошибки, например ошибки устройств ввода-вывода или ПО, так и в результате внешней ошибки, например ошибки пользователя или взаимодействующей программы.

Один из методов защитного программирования состоит в изоляции ошибок, которые могут возникнуть в связи с неверными входными данными. С этой целью может быть разработан специализированный программный интерфейс (например, набор подпрограмм, обрабатывающих входные данные), используемый в качестве своеобразной «защитной» оболочки для остальной части кода. Проверка корректности данных и обработка соответствующих ошибок осуществляется на уровне этого интерфейса и пропущенные через него данные в дальнейшем считаются безопасными. Тот же подход применим и на уровне отдельного модуля или класса. Открытые подпрограммы модуля или класса предполагают, что данные могут содержать ошибки и отвечают за их проверку и исправление. Если данные были проверены открытыми методами, закрытые методы могут обрабатывать их как безопасные.

Проверка промежуточных результатов позволяет снизить вероятность позднего проявления не только ошибок неверно определенных данных, но и некоторых ошибок, допущенных на этапе проектирования и кодирования. Для организации такой проверки необходимо в программе использовать переменные, для которых существуют ограничения любого вида, например, связанные с особенностями предметной области. При этом следует учитывать то обстоятельство, что любые дополнительные операции требуют использования дополнительных ресурсов (например, времени или памяти) и могут также содержать ошибки. Поэтому проверку промежуточных результатов целесообразно выполнять только в тех случаях, когда это не сложно и действительно позволяет обнаружить ошибки. Например:

  • значение входного параметра подпрограммы лежит в заданном числовом интервале или совпадает с одним из предопределенных значений;

  • индекс элемента массива находится в допустимых пределах;

  • значение переменной, определяющей количество итераций цикла, не отрицательно;

  • требуемый файл существует или его удалось открыть для чтения/записи;

  • указатель файла находится в начале или конце и т.д.

Чтобы снизить погрешности результатов вычислений рекомендуется:

  • избегать вычитания близких чисел (машинный ноль);

  • избегать деления больших чисел на малые;

  • начинать сложение длинной последовательности чисел с тех, которые имеют меньшее по модулю значение;

  • не использовать условие равенства вещественных чисел;

  • стремиться по возможности уменьшать количество операций;

  • применять методы с известными оценками погрешностей;

  • вычисление производить с двойной точностью, а результат выдавать с одинарной.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   18

Похожие:

1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconРеферат на тему: "логистические информационные системы. Иерархия использования логистической информационной системы. Функции логистической информационной системы. Поток информации в предпринимательстве."
Основные направления информационно-технического обеспечения логистических систем
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconРазработка автоматизированной информационной системы «кафедра» с помощью современных средств web-программирования
Рассматривается разработка автоматизированной информационной системы «Кафедра» и средства ее реализации
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconБазы данных и информационные системы
...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconЭкзаменационные вопросы по информатике Направление подготовки «Адаптивная физическая культура»
Основные понятия информатики: информационная среда, информационные технологии, информационные системы, базы данных, интеллектуальные...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconРабочая программа для студентов направления 230400. 62 «Информационные системы и технологии»
...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconДисциплина «Интеллектуальные информационные системы», пиэ, 4 курс, 1 семестр вопросы на зачет
Понятие интеллектуальной информационной системы (иис), особенности и основные свойства иис
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconИнформационные системы
Информационная система (ИС) – это комплекс, состоящий из информационной базы (хранилища информации) и процедур, позволяющих накапливать,...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconРазработка автоматизированной системы эксергетического анализа сложных химико-технологических систем
Поэтому необходимость разработки автоматизированной системы расчета и оптимизации эксергетического баланса хтс произвольной структуры...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconЛекция 1) гис как специализированная информационная система. Структура информационных систем, представление о модели данных. Последовательность действий при создании информационной системы
Модели данных для пространственной информации. Геокодирование, общее понятие. Геокодирование как процесс перевода пространственной...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconТемы, вопросы для изучения
Понятия: системы; фаза; гомогенные и гетерогенные системы; процессы и их классификация; параметры и функции состояния системы
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org