Основные правила композиции структурированных программ.

Структурированные алгоритмы - это алгоритмы, которые строятся с использованием только трех правил композиции вычислительных действий (3 управляющие структуры):

- последовательные действия (следование);

- альтернативные действия (выбор);

- повторяемые действия (цикл).

Ограничение этими тремя правилами обеспечивает разработку алгоритмов и программ, удовлетворяющих принципу Э.Дейкстры, согласно которому текстуальная упорядоченность программ должна совпадать с порядком их выполнения.

Структурированные алгоритмы и программы легко понимаемы, модифицируемы, в них легче находить ошибки, по ним легче производить анализ правильности программ.

Управляющие структуры образуют базис. Базис Дейкстры: следование, выбор, цикл «пока». Базис Вирта: следование, выбор, цикл «до». Св-ва базиса:

- независимость (каждая из базисных структур не может быть представлена комбинацией 2-х других);

- полнота (любой алгоритм может быть осуществлен с помощью них);

- эквивалентность базисов (следование и выбор сохраняются, а циклы «до» и «пока» взаимозаменяемы).

Основные стратегии проектируемых алгоритмов

Существуют две основные стратегии проектирования алгоритмов: восходящее ("снизу-вверх") и нисходящее ("сверху-вниз") проектирование.

Стратегия "снизу-вверх" основана на принципе наименьших усилий и кажется более естественной. Смысл ее заключается в следующем.

Выделяются те части алгоритма, которые уже можно программировать, и о которых известно, что они точно "понадобятся". Эти части программируются как отдельные модули и отлаживаются. Потом из них, как из строительных блоков, собираются программы-блоки более высокого уровня проектирования, и, наконец, вся программа. Число таких уровней зависит от размера и сложности задачи.

Привлекательность восходящего проектирования заключается в том, что не нужно думать обо всей программной системе и соединении модулей до тех пор, пока этого не протребуется. Наиболее существенный недостаток такой стратегии известен как "проблема интерфейса": при сборке модули системы могут оказаться несогласованными по ряду крупных или мелких деталей. Например, запрограммированный (и локально отлаженный) математический метод не удовлетворяет некоторым требованиям задачи (точности, времени выполнения и т.д.). Несогласование модулей обнаруживается к концу работы над системой, когда она практически завершена. Это откладывает завершение работы на неопределенный срок и препятствует плановой работе над системой.

Альтернативной стратегией является стратегия проектирования алгоритмов "сверху-вниз". Еще на заре программирования эта стратегия использовалась интуитивно суперпрограммистами, являясь залогом их успешной работы. В стратегии заключена идея постепенного раскрытия деталей проектируемой программы по мере движения от общей цели, сформулированной на самом высоком уровне в условии задачи, к уровню объектов, выраженных в терминах "понятных машине".

- Преимущества нисходящей стратегии:

1. Дает лучшее понимание объектов проектирования, так как на каждом шаге выделяются основные понятия, а детали "упрятываются".

2. Делает более простым процесс модификации программы и сокращает

время отладки.

3. Упрощает доказательство корректности программы.

- Трудности нисходящей стратегии.

1. На ранних стадиях должна быть проделана интеллектуальная работа главным программистом, прежде чем программа будет распараллеливаться для всех программистов проекта.

2. Имеется специфика в отладке "сверху-вниз", когда приходится отлаживать программные модули, полностью не завершенные.

Реально процесс проектирования не является простой схемой "сверху-вниз". Иногда приходится вернуться к предыдущему уровню и произвести коррекцию проекта. Умелое сочетание обеих стратегий и составляет искусство проектирования