Объекты задач и программ

Любая задача связана с реальными объектами из своей предметной области. При анализе и решении задачи реальные объекты подменяются объектами задачи. Некоторые свойства реальных объектов отбрасываются, остаются наиболее существенные, которые называются атрибутами и могут принимать те или иные значения. Если объект имеет только один атрибут, то атрибут можно считать объектом. Представляя задачу в виде программы, каждому объекту задачи соответствует один или несколько объектов программы, которые наследует все его атрибуты.

Для каждого атрибута определено множество значений, которые он может принимать. В зависимости от множества разрешенных значений различаются типы атрибутов. Базовыми типами атрибутов для большинства языков программирования являются: числовой (действительный и целочисленный), символьный и логический.

Виды объектов:

1. Константа – это объект программы, который имеет фиксированный тип и фиксированное, не изменяемое в данной программе, значение. Константы определяются в начале программы, т.к. их значение известно из постановки задачи.

2. Переменная – это объект программы, который имеет фиксированный тип и значение, определенное на каждом шаге выполнения программы. Значение переменной может меняться в ходе исполнения программы, но должно быть обязательно определено к моменту ее использования в выражении или команде.

3. Массив – это конечная упорядоченная совокупность объектов одного типа. Упорядоченность массива подразумевают возможность обращения к каждому элементу по его порядковому номеру – индексу. Индексами могут быть числа, символы или любые элементы некоторого разрешимого множества, для которых определен порядок старшинства. В программе в качестве индексов могут быть использованы как константы, так и переменные. Количество используемых индексов называется размерностью массива, количество элементов массива – его размером.

4. Выражения и операторы служат для организации вычислительного процесса.

5. Комментарии позволяют сделать запись программы более понятной и не требуют от компьютера никаких действий. Предназначены только для программиста.

6. Для обозначения объектов внутри программы используются специальные имена, которые называются идентификаторами, могут состоять из букв и цифр, должны обладать мнемоническими свойствами, т.е. отражать характеристики объекта или атрибута, которые они обозначают.

Технология программирования

Постановка задачи

Создание программы начинается с постановки задачи, в которой необходимо определить, что дано, что требуется и какие существуют ограничения. Чтобы ответить на эти вопросы необходимо выполнить следующую последовательность действий:

1. Хорошо понять условие задачи. Все слова в описании должны быть ясны и складываться в понятные предложения.

2.   Определить проблемную область. Необходимо понять к какой сфере (области знаний) относится задача. Попытаться сделать неформальное описание проблемы – построить схему, изобразить в виде рисунка, составить словесное описание и т.д.

3. Взять конкретный пример и получить для него решение.

4. Сформулировать и записать ответы на вопросы: Что дано? Что требуется? Какие существуют ограничения?

Не приступайте к работе, не получив точного и ясного описания задачи и не убедившись, что оно понятно.

Проектирование программ

После постановки задачи становится возможным создание рабочей модели, которая складывается из следующих составляющих: модель проблемной области, макет исходных данных, макет результатов работы и списков объектов.

Модель проблемной области – это формализованное описание решаемой задачи. Такое описание может представлять собой математическую модель: формулу, порядок действий, систему уравнений или неравенств и т.д.

Макет исходных данных – это форма представления исходных данных с записью их конкретных значений. Распределение данных на константы и переменные, возможность объединения их в массивы, задание имен данных. Необходимости стремиться к универсальности.

Макет результатов работы – это форма предъявления выходных данных и факта окончания работы (вид сообщений на экране, структура результирующих документов, способ сохранения данных, перечень требуемых изменений реальных объектов и т.д.)

Список объектов – это перечень объектов задачи с их атрибутами и соответствующих объектов программы с указанием типов. В качестве имен объектов программы указываются их идентификаторы.

При составлении алгоритма решения обычно пользуются методом пошаговой детализации. Сначала задача формулируется в общем виде: «дано-требуется». Затем задача разбивается на подзадачи, для каждой из которых делается своя постановка. Конструкция программы должна представлять собой последовательное, циклическое или вариативное выполнение модулей, описывающих каждую подзадачу.

Рабочая модель задачи и описание алгоритма представляют собой проект программы. Первая позволяет определить объем и структуру данных, а второй – порядок действий.