В.В. Кулямин - Технологии программирования. Компонентный подход (1133554), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Схема зависимостей между лекциями.Автор хотел бы также поблагодарить за разнообразную помощь в создании этого курсаследующих людей: А. К. Петренко за саму идею курса, его же и В. П. Иванникова запредоставленную возможность сделать такой курс и поддержку при работе над ним,А. В. Баранцева за ценные советы по содержанию отдельных лекций, О. Л. Петренко за собранныеею материалы для Лекции 4 и многочисленные полезные замечания по другим лекциям,А.
А. Сортова за вычитывание всех лекций, множество замечаний и устранение огромногоколичества ошибок, представителя издательства А. В. Шкреда за проявленное понимание итерпение, с которым он относился к постоянным задержкам со стороны автора при подготовкекурса.8Лекция 1. Проблемы разработки сложных программных системАннотацияРассматривается понятие сложной программы и отличия сложных программ от простых.Приводятся основные проблемы разработки сложных программ.
В приложении к программнойинженерии формулируются основные принципы работы со сложными системами, применимые кширокому кругу задач.Ключевые словаСложное программное обеспечение, программная инженерия, компонентная разработка ПО,абстракция и уточнение, выделение модулей, разделение ответственности, переиспользование,адекватность интерфейса, полнота интерфейса, минимальность интерфейса, простота интерфейса.Текст лекцииПрограммы «большие» и «маленькие»Основная тема данного курса — методы разработки «больших» и сложных программ.Каждый человек хоть раз написавший какую-либо программу, достаточно хорошо можетпредставить себе, как разработать «небольшую» программу, решающую обычно одну конкретнуюнесложную задачу и предназначенную, чаще всего, для использования одним человеком или узкойгруппой людей.Примером может служить программа, вычисляющая достаточно много (но не слишком, небольше 30000) знаков числа π.Воспользуемся следующими формулами.arctan(x) = x – x3/3 + x5/5 – x7/7 + … + (-1)nx2n+1/(2n+1) + O(x2n+3)π/4 = arctan(1) = 4*arctan(1/5) – arctan(1/239)Соответсвующая программа на языке Java может выглядеть примерно так.public class PiCalculator{//Позволяет при вычислениях с повышенной точностью умножать и делить на числа// <= 42949 = ( 2^32 mod CLUSTER_SIZE )//Эта константа должна быть степенью 10 для простоты представления чисел.private final static long CLUSTER_SIZE = 100000;//Определенное значение этого поля позволяет сосчитать// numberOfClusters * lg( CLUSTER_SIZE )//точных цифр.private static int numberOfClusters;private static void print(long a[]){for(int i = 0; i < numberOfClusters + 1; i++){if (i == 0) System.out.print("" + a[i] + '.');else{StringBuffer s = new StringBuffer();long z = CLUSTER_SIZE/10;}while(z > 0){if (z > a[i]) { s.append(0); z /= 10; }elsebreak;}if (z != 0) s.append(a[i]);System.out.print(s);9}}System.out.println();private static void lndiv(long a[], int n){for(int i = 0; i < numberOfClusters + 1; i++){if (i != numberOfClusters){a[i+1] += (a[i]%n)*CLUSTER_SIZE;a[i] /= n;}else a[i] /= n;}}private static void lnadd(long a[], long b[]){for(int i = numberOfClusters; i >= 0; i--){if (i != 0){a[i-1] += (a[i] + b[i])/CLUSTER_SIZE;a[i] = (a[i] + b[i])%CLUSTER_SIZE;}elsea[i] = (a[i] + b[i])%CLUSTER_SIZE;}}private static void lnsub(long a[], long b[]){for(int i = numberOfClusters; i >= 0; i--){if (i != 0){if (a[i] < b[i]) { b[i-1]++; a[i] += CLUSTER_SIZE; }a[i] -= b[i];}elsea[i] -= b[i];}}public static void main (String[] args){int i, j, numberOfDigits = 100, numberOfSteps;if (args.length > 0) numberOfDigits = Integer.parseInt(args[0]);numberOfSteps = (int)(((numberOfDigits + 1)/(Math.log(5)/Math.log(10)) - 1)/2+1);numberOfClusters = (int)(numberOfDigits/(Math.log(CLUSTER_SIZE)/Math.log(10))+1);longlonglonglonglonglonga1[]b1[]c1[]a2[]b2[]c2[]======newnewnewnewnewnewlong[numberOfClusterslong[numberOfClusterslong[numberOfClusterslong[numberOfClusterslong[numberOfClusterslong[numberOfClusters++++++1];1];1];1];1];1];a1[0] = 16;a2[0] = 4;lndiv(a1, 5);lndiv(a2, 239);10System.arraycopy(a1, 0, c1, 0, numberOfClusters + 1);System.arraycopy(a2, 0, c2, 0, numberOfClusters + 1);for(j = 1; j < numberOfSteps; j++){lndiv(a1, 25);lndiv(a2, 239);lndiv(a2, 239);System.arraycopy(a1, 0, b1, 0, numberOfClusters + 1);System.arraycopy(a2, 0, b2, 0, numberOfClusters + 1);lndiv(b1, 2*j+1);lndiv(b2, 2*j+1);if (j%2 == 0) { lnadd(c1, b1); lnadd(c2, b2); }else{ lnsub(c1, b1); lnsub(c2, b2); }}lndiv(a1, 25);lndiv(a1, 2*numberOfSteps + 1);System.out.println("Оценка точности результата:");print(a1);lnsub(c1, c2);}}System.out.println("Результат:");print(c1);Данная программа — «небольшая», как по размерам (~150 строк), так и по другим признакам:• Она решает одну четко поставленную задачу (выдает десятичные цифры числа π) в хорошоизвестных ограничениях (не более 30000 цифр), к тому же, не очень существенную длякакой-либо практической или исследовательской деятельности.• Неважно, насколько быстро она работает — на вычисление 30000 цифр уходит не болееполучаса даже на устаревших компьютерах, и этого вполне достаточно.• Ущерб от неправильной работы программы практически нулевой (за исключениемвозможности обрушения ею системы, в которой выполняются и другие, более важныезадачи).• Не требуется дополнять программу новыми возможностями, практически никому не нужноразрабатывать ее новые версии или исправлять найденные ошибки.• В связи со сказанным выше не очень нужно прилагать к программе подробную и понятнуюдокументацию — для человека, который ею заинтересуется, не составит большого трудапонять, как ею пользоваться, просто по исходному коду.Сложные или «большие» программы, называемые также программными системами,программными комплексами, программными продуктами, отличаются от «небольших» нестолько по размерам (хотя обычно они значительно больше), сколько по наличиюдополнительных факторов, связанных с их востребованностью и готовностью пользователейплатить деньги как за приобретение самой программы, так и за ее сопровождение и даже заспециальное обучение работе с ней.Обычно сложная программа обладает следующими свойствами.• Она решает одну или несколько связанных задач, зачастую сначала не имеющих четкойпостановки, настолько важных для каких-либо лиц или организаций, что те приобретаютзначимые выгоды от ее использования.• Существенно, чтобы она была удобной в использовании.
В частности, она должнавключать достаточно полную и понятную пользователям документацию, возможно, также11специальную документацию для администраторов, а также набор документов для обученияработе с программой.• Ее низкая производительность на реальных данных приводит к значимым потерям дляпользователей.• Ее неправильная работа наносит ощутимый ущерб пользователям и другим организациям илицам, даже если сбои происходят не слишком часто.• Для выполнения своих задач она должна взаимодействовать с другими программами ипрограммно-аппаратными системами, работать на разных платформах.• Пользователи, работающие с ней, приобретают дополнительные выгоды от того, чтопрограмма развивается, в нее вносятся новые функции и устраняются ошибки.
Необходимоналичие проектной документации, позволяющей развивать ее, возможно, вовсе не темразработчикам, которые ее создавали, без больших затрат на обратную разработку(реинжиниринг).• В ее разработку вовлечено значительное количество людей (более 5-ти человек).«Большую» программу практически невозможно написать с первой попытки, снебольшими усилиями и в одиночку.• Намного больше количество ее возможных пользователей, и еще больше тех лиц,деятельность которых будет так или иначе затронута ее работой и результатами.Примером «большой» программы может служить стандартная библиотека классов Java,входящая в Java Development Kit [1].Строго говоря, ни одно из указанных свойств не является обязательным для того, чтобыпрограмму можно было считать «большой», но при наличии двух-трех из них достаточноуверенно можно утверждать, что она «большая».На основании некоторых из перечисленных свойств можно сделать вывод, что «большая»программа или программная система чаще всего представляет собой не просто код илиисполняемый файл, а включает еще и набор проектной и пользовательской документации.Для разработки программных систем требуются особые методы — как уже говорилось, ихнельзя написать «нахрапом».
Изучением организационных, инженерных и технических аспектовсоздания ПО, включая методы разработки, занимается дисциплина, называемая программнойинженерией. Большая часть трудностей при разработке программных систем связана сорганизацией экономически эффективной совместной работы многих людей, приводящей кпрактически полезному результату. Это требует рассмотрения следующих аспектов.• Над программой обычно работает много людей, иногда географически удаленных друг отдруга и из различных организаций. Их работа должна быть организована так, чтобызатраты на разработку были бы покрыты доходами от продаж и предоставления услуг,связанных с полученной программой. В затраты входят зарплаты разработчиков, затраты назакупленное оборудование и программные инструменты разработки, на приобретениелицензий и патентование собственных решений, часто еще и затраты на исследованиепотребностей клиентов, проведение рекламы и другой маркетинговой деятельности.• Значимые доходы могут быть получены, только если программа будет предоставлятьпользователям в реальных условиях их работы такие возможности, что они готовы будутзаплатить за это деньги (которым, заметим, без труда можно найти другие полезныеприменения).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
