В Камаев - Технологии программирования

Ниже приводится описание методики получения программы с рациональной структурой данных, которая основывается на абстракции данных Дейкстры. Эта методика ставит во главу данные, что с некоторыми трудностями обеспечивается методикой деления программы на смысловые модули путем выделения смысловых подфункций в технологии структурного программирования.

Шаг 1. Основываясь на потоке данных в задаче, выделите 3—10 смысловых частей обработки данных.

Шаг 2. Доопределите главный входной и выходной потоки данных задачи.

Шаг 3. Проследите, как следует входной поток от части к части, от входа к концу обработки, найдите эту точку. Проследите от конца к началу, как следует выходной поток; найдите абстрактную точку, где он появился (рис. 1.7).

Найденные точки делят задачу на две или три наиболее независимые (по данным) части.

Шаг 4. Представьте независимые части подпрограммами и определите их функции. Эти подпрограммы будут подчиненными по отношению к модулю, разбиение которого выполняется.

Шаг 5. Определите сопряжения подпрограмм по данным.

Рис. 1.7. Превращение главного входного потока информации в выходной поток:

1 — участок соответствует преобразованию информации входного потока в промежуточную информацию; 2 — участок соответствует получению выходной и промежуточной информации из входной и промежуточной информации; 3 — участок соответствует получению выходной информации из промежуточной информации

Современная, вытесняющая технологии структурного программирования и абстракции данных объектно-ориентированная технология сочетает в себе абстракции процедур и данных в новой абстракции — объекте (рис. 1.8). Понятие абстракции данных расширено до того, что как внутренние данные, так и код процедур рассматриваются как новый тип данных — объект.

Объектная модель базируется на двух постулатах: все есть объекты; объекты взаимодействуют передачей сообщений.

Методы структурного проектирования помогают упростить процесс разработки сложных систем за счет использования алгоритмов как готовых строительных блоков. Объект — более крупный строительный блок. Он может включать в себя как данные (поля), так и процедуры (методы). Укрупнение строительных блоков стало необходимостью при создании больших программ.

При процедурном программировании акцент делается на обработке (алгоритме), необходимой для выполнения требуемых вычислений. Парадигма: реши, какие требуются процедуры; используй лучшие доступные алгоритмы.

Рис. 1.8. Абстракция объекта

Парадигма программирования на основе абстрактных данных Дейкстры: определи организацию данных и выяви все состояния значений данных, считай, что процедуры — это нечто, изменяющее данные.

В структурном программировании основной структурной единицей является модуль (The module). Парадигма: разбей программу на систему иерархически подчиненных модулей (процедур) так, чтобы обеспечить максимальное качество тестирования при следовании разработанному плану реализации программы. Важным является то, в каком из модулей и на каком уровне иерархии модулей описывать те или иные данные. При структурном подходе информационные потоки протекают в одном направлении: от исходных данных к результату.

Размещенный в отдельном файле набор связанных процедур вместе с данными, которые они обрабатывают, называют программной единицей (Unit). Часто слово «Unit» переводят как модуль. Так возник термин «модульное программирование». В модульном программировании акцент сместился от проектирования процедур в сторону организации данных. Помимо прочего, это явилось отражением факта увеличения размеров программ. Парадигма: реши, какие требуются модули; разбей программу так, чтобы скрыть данные в модулях.

В объектно-ориентированном программировании абстракция данных является фундаментальным аспектом качественного проектирования. Парадигма: программа представляется набором объектов, которые, взаимодействуя друг с другом посредством сообщений, меняют себя и окружающие объекты. Принцип модульного программирования используется и в объектно-ориентированном программировании. Обычно в одном Unit описывается либо один класс, либо несколько классов, наследуемых от одного класса. Механизмы Unit реализуют сокрытие информации. Объектно-ориентированный подход характеризуется разнонаправленностью и разнородностью информационных потоков.