Структурное программирование понятия и принципы
Основные технологии
Основные понятия, факты
Структурное программирование. Модульное программирование. Объектно-ориентированное программирование. Базовые принципы ООП: инкапсуляция, наследование, полиморфизм.
Навыки и умения
Разработка программ с использованием принципов структурного, модульного, объектно-ориентированного программирования.
Основными технологиями разработки программного обеспечения являются
Сутью структурного программирования является возможность разбиения программы на составляющие элементы.
Идеи структурного программирования появились в начале 70-годов в компании IBM , в их разработке участвовали известные ученые Э. Дейкстра, Х. Милс, Э. Кнут, С. Хоор.
Распространены две методики (стратегии) разработки программ, относящиеся к структурному программированию: программирование «сверху вниз» и программирование «снизу вверх».
Программирование «сверху вниз», или нисходящее программирование – это методика разработки программ, при которой разработка начинается с определения целей решения проблемы, после чего идет последовательная детализация, заканчивающаяся детальной программой. Является противоположной методике программирования «снизу вверх».
При нисходящем проектировании задача анализируется с целью определения возможности разбиения ее на ряд подзадач. Затем каждая из полученных подзадач также анализируется для возможного разбиения на подзадачи. Процесс заканчивается, когда подзадачу невозможно или нецелесообразно далее разбивать на подзадачи.
В данном случае программа конструируется иерархически — сверху вниз: от главной программы к подпрограммам самого нижнего уровня, причем на каждом уровне используются только простые последовательности инструкций, циклы и условные разветвления.
Программирование «снизу вверх», или восходящее программирование – это методика разработки программ, начинающаяся с разработки подпрограмм (процедур, функций), в то время когда проработка общей схемы не закончилась. Является противоположной методике программирования «сверху вниз».
Такая методика является менее предпочтительной по сравнению с нисходящим программированием так как часто приводит к нежелательным результатам, переделкам и увеличению времени разработки.
Достоинства структурного программирования :
1) повышается надежность программ (благодаря хорошему структурированию при проектировании, программа легко поддается тестированию и не создает проблем при отладке);
2) повышается эффективность программ (структурирование программы позволяет легко находить и корректировать ошибки, а отдельные подпрограммы можно переделывать (модифицировать) независимо от других);
3) уменьшается время и стоимость программной разработки;
4) улучшается читабельность программ.
Резюме
Технология структурного программирования при разработке серьезных программных комплексов, основана на следующих принципах:
— программирование должно осуществляться сверху вниз;
— весь проект должен быть разбит на модули (подпрограммы) с одним входом и одним выходом;
— подпрограмма должна допускать только три основные структуры – последовательное выполнение, ветвление ( if , case ) и повторение ( for , while , repeat ).
— недопустим оператор передачи управления в любую точку программы ( goto );
— документация должна создаваться одновременно с программированием в виде комментариев к программе.
Структурное программирование эффективно используется для решения различных математических задач, имеющих алгоритмический характер.
Модульное программирование — это организация программы как совокупности небольших независимых блоков (модулей), структура и поведение которых подчиняется определенным заранее правилам.
Модулем (в модульном программировании) называется множество взаимосвязанных подпрограмм (процедур) вместе с данными, которые эти подпрограммы обрабатывают.
Модульное программирование предназначено для разработки больших программ.
Разработкой больших программ занимается коллектив программистов. Каждому программисту поручается разработка некоторой самостоятельной части программы. И он в таком случае отвечает за конструирование всех необходимых процедур и данных для этих процедур. Сокрытие данных (запрет доступа к данным из-за пределов модуля) предотвращает их случайное изменение и соответственно нарушение работы программы. Для взаимодействия отдельных частей (модулей) программы коллективу программистов необходимо продумать только интерфейс (взаимодействие) сконструированных модулей в основной программе.
Напомним понятие и структуру модуля в терминах языка Pascal .
Модуль ( unit ) – программная единица, текст которой компилируется независимо (автономно).
Модуль содержит 4 раздела: заголовок, интерфейсная часть (раздел объявлений), раздел реализации и раздел инициализации.
INTERFACE <интерфейсная часть>
Структурное программирование
Модульное программирование
РАЗДЕЛ 6. ТЕХНОЛОГИИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ.
Лекция № 7. Основные технологии программирования – 2 час.
Понятие о структурном программировании. Модульный принцип программирования. Подпрограммы. Принципы проектирования программ сверху-вниз и снизу-вверх. Основные положения объектно-ориентированного программирования. Интегрированные среды программирования. Этапы решения задач на компьютере. Эволюция и классификация языков программирования. Основные понятия языков программирования. Структуры и типы данных языка программирования.
Понятие о структурном программировании. Модульный принцип программирования. Подпрограммы. Принципы проектирования программ сверху-вниз и снизу-вверх. Основные положения объектно-ориентированного программирования. Интегрированные среды программирования. Этапы решения задач на компьютере.
XXIII. Основные технологии программирования
Самостоятельная работа: [3] стр. 198–209; [4] стр. 182–184
Модульное программирование — метод разработки программ, предполагающий разбиение программы на независимые модули. Разделение большой программы на модули облегчает ее разработку, отладку и сопровождение. Считается, что оптимальный по размерам модуль целиком помещается на экране дисплея.
Заглушка
Заглушка в структурном программировании — процедура, представленная точной спецификацией заголовка и пустым телом. Заглушка позволяет компилировать и выполнять программу в отладочном режиме
Метод восходящего проектирования (Программирование «снизу вверх»)
Метод восходящего проектирования — подход, при котором в первую очередь определяются и разрабатываются вспомогательные модули, которые потребуются для проектируемой программы.
Нисходящее программирование (Программирование «сверху вниз»)
Нисходящее программирование — методика разработки программ, при которой разработка начинается с определения целей решения проблемы, после чего идет последовательная детализация, заканчивающаяся детальной программой. При этом происходит пошаговое разбиение алгоритма на всё более мелкие части до тех пор, пока получатся такие фрагменты, для которых можно написать конкретные команды.
Структурное программирование — методология и технология разработки программных комплексов, основанная на принципах:
— программирования «сверху-вниз»;
— модульного программирования.
При этом логика алгоритма и программы должны использовать три основные структуры: последовательное выполнение, ветвление и повторение.
XXIV. Основные принципы структурного программирования
(программирование без GO TO)
Алгоритм задачи представляется только как композиция трёх базовых типов алгоритмов: линейных, ветвлений и циклов. Эти конструкции могут быть соединены или вложены друг в друга произвольным образом, но никаких других способов управления последовательностью выполнения операций не используется.
В алгоритме задачи выделяются модули. Модуль – это либо логически законченный фрагмент общей задачи, либо часто повторяющийся блок расчётов.
Каждый модуль оформляется по определённым правилам в виде подпрограммы, и в текст основного алгоритма вместо него вставляется короткая инструкция вызова подпрограммы. Когда выполнение программы доходит до этой инструкции, выполняется фрагмент, заложенный в подпрограмму, после чего управление передаётся на команду, следующую за инструкцией вызова подпрограммы.
Различают подпрограммы функции (используется как операнд в выражениях) и процедуры (используется как оператор). Общий вид подпрограммы:
Заголовок: Имя и Формальные параметры
Тело подпрограммы
Признак окончания подпрограммы
В инструкции по вызову указывается имя подпрограммы и фактические параметры, то есть значения формальных параметров, с которыми следует выполнить тело подпрограммы в данном месте.
Пример. Дан массив целых чисел
начало цикла для I=I1 до I2
писать(«введите значения массива А»)
начало цикла для j=1 до 15
писать («произведение равно»,Р:6)
В программу введены константы: G=1; W=12;T=8;L=15. Это – фактические параметры, которые надо использовать вместо формальных параметров I1 и I2 при вычислении значения Р. В результате переменная Р примет значение произведения сумм элементов с 1 по 12 и с 8 по 15 из массива А.
Разработка программы идёт пошагово, методом сверху-вниз. Сначала пишется текст основной программы, в которой вместо фрагментов, выделенных в подпрограммы, ставят «заглушки». Это подпрограммы, в которых вместо реально нужных операторов ставят сигнальные печати или ввод данных, которые должна была бы сосчитать эта подпрограмма. Таким образом проверяют и отлаживают основной алгоритм. Затем подпрограммы-заглушки по очереди заменяют на нужные подпрограммы, отлаживают и тестируют их. Такая технология облегчает создание программы, уменьшает количество ошибок и облегчает нахождение допущенных ошибок.
Альтернативный способ – метод снизу-вверх: сначала пишут и отлаживают все подпрограммы, потом с их помощью строят, как из кубиков, основную программу.
Основные языки программирования, использующие структурную технологию:
– Ада, Си – языки общего назначения;
– Бейсик (до Visual Basic);
– КОБОЛ – для экономических задач (много операторов, облегчающих манипуляции с файлами);
– Фортран, Паскаль, ПЛ/1 – для вычислительных задач (удобные средства для записи формул).
XXV. Основные принципы объектно-ориентированного программирования
Самостоятельная работа: [4] стр. 157–181
Объектно-ориентированное программирование (ООП) применяют при программировании разных манипуляций над объектами (программы управления размерами и положением окон Windows, листами книги Excel, файлами и т. п.).
Основные принципы составления алгоритма решения таких задач:
– Моделируемая система состоит из объектов. Объекты могут быть вложены друг в друга (объект лист Excel – это часть объекта книга Excel).
– Объекты каким-то образом взаимодействуют между собой.
– Каждый объект характеризуется своим состоянием и поведением. Состояние объекта задаётся значением некоторых его свойств (объекты типа «книга Excel» имеют свойства имя, размер, открыта/закрыта и т. п.). Действия, которые можно выполнять над объектом или которые он сам может выполнять, называются методами (объект типа «книга Excel» можно открыть, закрыть, переименовать, перенести в другую папку и т. п.). После каждого действия изменяются какие-то свойства объекта.
Основные термины и понятия:
Класс объектов – шаблон, определяющий основные свойства, методы и события группы объектов, объединяемых в класс. По другому: Класс объектов – это множество объектов, имеющих общее поведение и общую структуру
События – ситуации, в которых надо программировать какой-то отклик объекта (что делать, когда над гиперссылкой или кнопкой расположен курсор, или щёлкает курсор, или происходит двойной щелчок).
Наследование – порождает иерархию объектов. В основном классе (родителе) можно выделять подклассы. Они состоят из объектов, входящих в класс родителя и обладают наряду со всеми его характеристиками дополнительной группой свойств, которых у других объектов класса-родителя нет. Пример: класс-родитель – окно Windows, подклассы – диалоговые окна, окна документов, окна папок. Подклассы окон документов – окна документов Word, окна документов Excel, окна документов Power Point и т. п.
Определение наследования в Интернет-тестах: свойство ООП, которое может быть смоделировано с помощью таксонометрической классификационной схемы (иерархии).
Инкапсуляция – сокрытие деталей программ, создающих и манипулирующих объектами. Создание объектов, манипулирование ими оформляется в виде подпрограмм. Программист указывает в своей программе только то, что и с каким объектом нужно сделать или какой результат нужно получить. То есть объекты рассматриваются как «чёрные ящики». Такой способ упрощает разработку программы и её модификацию.
Полиморфизм –.одно и то же имя может обозначать в разных подклассах одного класса разные методы для выполнения одного и того же типа действий (трансформация объекта: для подкласса овал – один метод (программа), для подкласса прямоугольник – другой.
По другому. Использование одного имени для задания общих для класса действий, что означает способность объектов выбирать внутренний метод, исходя из типа данных.
По другому. Возможность использования разных функций с одним и тем же именем в разных классах.
Основные языки ООП:
– С++ – для системного программирования;
– Java, JavaScript, PHP, Perl – для разработки сценариев в динамических Veb-страницах;
– Simula – первый язык, построенный по принципам ООП;
– Delphi (Object Pascal) – удобен для программирования баз данных.
XXVI. Этапы решения задач на компьютере
Самостоятельная работа: [3] стр. 198–209; [4] стр. 182–184
1. Постановка задачи:
– сбор информации о задаче;
– описание исходных данных и конечных целей;
– определение формы выдачи результатов.
2. Анализ и исследование модели задачи:
– анализ существующих аналогов;
– анализ технических и программных средств;
– разработка мат. модели;
– разработка структур данных.
3. Разработка алгоритма:
– выбор метода проектирования алгоритма;
– выбор формы записи алгоритма (блок-схема, псевдокод и т.п.);
– выбор тестов и метода тестирования;
4. Программирование:
– выбор языка программирования;
– уточнение способа организации данных;
– запись алгоритма на выбранном языке.
5. Отладка и тестирование:
– синтаксическая отладка: исправление ошибок в форме записи конструкций;
– отладка семантики и логической структуры (семантика – система правил истолкования отдельных конструкций языка): проверка правильности организации, например, циклов, ветвлений и т. п., соответствия типов переменных в выражениях, логическая структура – правильная последовательность обработки данных;
– тестовые расчёты и анализ результатов тестирования;
6. Деятельность, направленная на исправление ошибок в программной системе, называется отладкой .Тестирование – прогон отлаженной программы на эталонных вариантах исходных данных, для которых заранее известны результаты.
7. Анализ результатов тестирования и, если нужно, уточнение модели и повторение п.п. 2–5.
8. Сопровождение программы: составление документации по мат. модели, алгоритму, программе, набору тестов, использованию готовой программы и т. п.
? Интегрированная система программирования включает среди прочих компоненты:
:#5 текстовый редактор – для создания исходного текста программы;
#5 компилятор и #5интерпретатор – для перевода исходного текста программы в машинный код.
? Система программирования представляет программисту возможность:#5 автоматической сборки разработанных модулей в единый проект
? В состав средств программирования на языках высокого уровня входят:
? Интерпретатор: #5 воспринимает исходную программу на исходном языке и выполняет её построчно, не создавая исполняемого модуля.
Исполняемый файл создаётся из исходного текста программы компилятором и предполагает выполнение следующих процессов:
? Ошибка в форме записи программы приводит к сообщению о синтаксической ошибке:
? На этапе отладки программы:#5 проверяется корректность работы программы.
На этапе тестирования проверяется правильность составления алгоритма и выделения существенных закономерностей в моделируемой системе.
Try Objective-с
сайта «Try Objective-c — программирование для начинающих»!
Здесь простым и доступным языком представлен материал по основам программирования.
Если вы никогда раньше не программировали, то приступать к изучению абсолютно любого языка программирования следует именно с данных основ программирования — в противном случае понимание многих вещей в дальнейшем будет довольно затруднительно.
Сам процесс обучения программированию довольно трудоемок, но если у вас есть цель — то у вас все получится!
Заучивать весь представленный материал нет необходимости. Главное — чтобы вы понимали саму суть здесь изложенного.
- Просмотров: 21801
- Автор: Midav
- Дата: 5-10-2012, 00:57
1.17 Типы программирования. Часть 1. Структурное программирование. Циклы
Любой язык программирования — это формальный язык, поскольку он придуман людьми для решения каких либо специфических задач. Например, набор специальных знаков и правил записи формул, используемых математиками для записи формул и доказательств теорем, является формальным языком.
Языки программирования – формальные языки, предназначенные для описания алгоритмов.
Формальные языки характерны тем, что имеют четкие синтаксические правила.
Например запись 2×2=4 является синтаксически правильной математической записью, а 2=+4 – нет.
Когда вы читаете предложение на русском языке или выражение на формальном языке, вы определяете его структуру, часто неосознанно. Этот процесс называется синтаксическим анализом или синтаксическим разбором. Эквивалентный англоязычный термин – parsing (парсинг)
Отсюда мы подходим к тому, что называется парадигмой программирования.
Парадигма программирования — это некий набор правил, который определяет стиль написания программ.
Существует несколько таких правил, которые можно распределить по специфике методологии программирования:
— структурное программирование
— объектно-ориентированное программирование
— логическое программирование и прочие.
Следует отметить, что парадигма программирования не определяется однозначно языком программирования; практически все современные языки программирования в той или иной мере допускают использование различных парадигм.
Перевод осуществлён Kovalev Filipp
Это обзорная лекция профессора Джери Кейн с факультета Computer Sciense университета Стэнфорд.
Парадигмы программирования представляют несколько языков, включая C, Ассемблер, C++, Параллельное программирование, Sheme и Python.
Цели данного курса — научить слушателей как писать код на каждом из этих языков и понимать парадигмы программирования, представляемые этими языками.
Полный плейлист по парадигмам программирования на английском языке на ютубе.
Рассмотрим основные моменты касающиеся структурного программирования.
Это методология разработки программного обеспечения, в основе которой лежит представление программы в виде иерархической структуры блоков (модулей).
Любая программа представляет собой структуру, построенную из трёх типов базовых конструкций имеющие следующие отличительные черты:
1
Последовательное исполнение — однократное выполнение операций в том порядке, в котором они записаны в тексте программы (сначала выполняется инструкция 1, затем инструкция 2, затем следующая. и так далее);
2
Ветвление (if) — это однократное выполнение одной из двух или более операций, в зависимости от выполнения некоторого заданного условия;
Операторы выполняющие функции ветвления имеют название — условные операторы.
Условие — любое выражение
Оператор — любой допустимый оператор или блок операторов
Если условие истинно — оператор будет выполнен.
Если условие ложно — оператор будет пропущен
Условный оператор if может быть усложнен служебным словом else — иначе
Это слово позволяет получить законченность условного оператора if, которое будет выражаться так:
3
Цикл — многократное исполнение одной и той же операции до тех пор, пока выполняется некоторое заданное условие (условие продолжения цикла — например производить увеличение числа на единицу, пока оно не станет равным, к примеру, 5).
— Цикл for
Для организации цикла for необходимо выполнить три обязательных действия:
— установить начальные значения переменных
— проверять истинность условия цикла
— на каждом шаге изменять значение счетчика чикла
— Выражение 1 — инициализация (выполняется только один раз в самом начале цикла)
— Выражение 2 — условие цикла (выполняется на каждом последующем витке цикла)
— Выражение 3 — приращение счетчика (выполняется на каждом последующем витке цикла после выполнения оператора)
циклы с предусловием (while)
— сперва выполняется условие (проверяется его истинность или ложность) и только после этого выполняется сам цикл. Данный цикл может не выполниться ни разу если результатом проверки окажется «ложь».
Условие — любое выражение
Оператор — любой допустимый оператор или блок операторов
— циклы с пост условием (do while) — сперва выполняется сам цикл и только после него проверяется его истинность или ложность. Особенностью данного цикла является то, что он будет выполнен хотя бы один раз, в отличии от цикла с предусловием.
В программе циклы могут быть ВЛОЖЕННЫЕ друг в друга произвольным образом.
Повторяющиеся фрагменты программы (либо не повторяющиеся) могут оформляться в виде так называемых ПОДПРОГРАММ (процедур или функций).
В этом случае в тексте основной программы, вместо помещённого в подпрограмму фрагмента, вставляется инструкция вызова подпрограммы. При выполнении такой инструкции выполняется вызванная подпрограмма, после чего исполнение программы продолжается с инструкции, следующей за командой вызова подпрограммы.
Образно говоря — программа состоит из блоков — кирпичиков из которых и строится общая программа.
И чтобы не загромождать кодом одну страницу и повысить читаемость текста, программу делят на отдельные куски — подпрограммы (процедуры или функции), которые отвечают за определенный вид работ.
— Процедура, будучи вызванной выполняет какое то действие.
— Функция (в отличии от процедуры) всегда возвращает значение.
Например в программе мы можем какой либо переменной присвоить значение (результат) какой то функции:
x = function(y)
Здесь мы переменной Х присваиваем значение Y, которое вернула функция function
(синтаксис мы будем рассматривать позднее)
В языке СИ например, что процедура, что функция называются одинаково — функция. Независимо от того какую работу они выполняют.
Разработка программы в структурном программировании ведётся пошагово, методом «сверху вниз».
Это позволяет вместо работающих подпрограмм использовать «заглушку», чтобы протестировать работоспособность всей программы в целом. После первого тестирования на работоспособность заглушку заменяют реальной подпрограммой.
Ярким представителем структурного программирования является язык программирования СИ
Основы программирования на Си мы также будем рассматривать в дальнейшем.
Необходимо стараться писать программу таким образом, чтобы те блоки, из которых она будет состоять были универсальными — чтобы к ним можно было обращаться несколько раз. Или, что еще лучше, чтобы такой модуль был настолько универсален, что его можно было бы использовать в совершенно другой программе.
Структурное программирование
Хотя C# создавался строго в парадигме ООП, рассмотренные выше операторы языка позволяют реализовать и структурное программирование.
Напомним, что его становление и развитие связано с именем Эдсгера Дейкстры, который опубликовал своё знаменитое письмо «Оператор Go To считается вредным» (1968 год). Это поистине исторический документ, оказавший заметное влияние на дальнейшее развитие программирования.
Вам необходимо освоить технологию структурного программирования для написания «правильных» подпрограмм (структурных единиц ваших программ).
Принципы структурного программирования:
Принцип 1. Следует отказаться от использования оператора безусловного перехода goto.
Принцип 2. Любая программа строится из трёх базовых управляющих конструкций: последовательность, ветвление, цикл.
Последовательность — однократное выполнение операций в том порядке, в котором они записаны в тексте программы.
Ветвление — однократное выполнение одной из двух или более операций, в зависимости от выполнения заданного условия.
Цикл — многократное исполнение одной и той же операции до тех пор, пока выполняется заданное условие (условие продолжения цикла).
Принцип 3. В программе базовые управляющие конструкции могут быть вложены друг в друга произвольным образом. Никаких других средств управления последовательностью выполнения операций не предусматривается.
Принцип 4. Повторяющиеся фрагменты программы можно оформить в виде подпрограмм (процедур и функций). Таким же образом (в виде подпрограмм) можно оформить логически целостные фрагменты программы, даже если они не повторяются. В этом случае в тексте основной программы, вместо помещённого в подпрограмму фрагмента, вставляется инструкция «Вызов подпрограммы». При выполнении такой инструкции работает вызванная подпрограмма. После этого продолжается исполнение основной программы, начиная с инструкции, следующей за командой «Вызов подпрограммы».
Принцип 5. Каждую логически законченную группу инструкций следует оформить как блок. Блоки являются основой структурного программирования. Блок — это логически сгруппированная часть исходного кода, например, набор инструкций, записанных подряд в исходном коде программы. Понятие блок означает, что к блоку инструкций следует обращаться как к единой инструкции. Блоки служат для ограничения области видимости переменных и функций. Блоки могут быть пустыми или вложенными один в другой. Границы блока строго определены. Например, в операторе if блок ограничен кодом BEGIN..END (в языке Паскаль) или фигурными скобками (в языках C, С++, C#).
Принцип 6. Все перечисленные конструкции должны иметь один вход и один выход. Произвольные управляющие конструкции (такие, как в блюде спагетти) могут иметь произвольное число входов и выходов. Ограничив себя управляющими конструкциями с одним входом и одним выходом, мы получаем возможность построения произвольных алгоритмов любой сложности с помощью простых и надежных механизмов.
Принцип 7. Разработка программы ведётся пошагово, методом «сверху вниз».
Конец цитаты.
Примечание (терминологическое) к Принципу 4.
«Подпрограммам» в разных языках соответствуют разные названия:
В Паскале это procedure и function, в Бейсике – subroutine и function, в С и С++ — только функции. В C# используется термин «функция-член». Напомним, что основной единицей инкапсуляции в C# является класс, который определяет форму объекта. Он описывает данные, а также код, который будет ими оперировать. В C# описание класса служит для построения объектов, которые являются экземплярами класса. Код и данные, составляющие вместе класс, называют членами. Данные, определяемые классом, называют полями, или переменными экземпляра. А код, оперирующий данными, содержится в функциях-членах, самым типичным представителем которых является метод. В C# метод служит в качестве аналога подпрограммы (к числу других функций-членов относятся свойства, события и конструкторы). Таким образом, методы класса содержат код, воздействующий на поля, определяемые этим классом.
Следует отметить, что в C# метод, как функция-член обязательно относится к какому-либо классу. При попытке объявить метод вне класса, в пространстве имен, диагностируется ошибка:
«Пространство имен не может непосредственно содержать такие члены, как поля или методы».
Даже в стандартном консольном приложении объявляется один класс Program и один метод static void Main(string[] args) этого класса, имеется одна точка входа и одна точка выхода. Другие методы, объявленные в этом классе, могут вызываться как подпрограммы как прямо, так и опосредованно из Main().
Можно считать, что консольное приложение, в котором учитываются 7 указанных выше принципов (не использовать goto, применять только три управляющие структуры и т.д.), вполне соответствует идеологии структурного программирования.
В Windows-приложении в целом, как уже отмечалось, принцип «один вход — один выход» не применим (какие-либо действия являются реакцией на некоторые события), однако реализация каждого метода должна соответствовать принципам структурного программирования.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, мы рассмотрели синтаксис операторов языка C# с небольшими примерами. Каждый из них вы должны проверить в консольном приложении и, изменяя что-либо, поэкспериментировать.
Теперь нам надо закрепить изученный материал раздела «Основы языка С#». Для этого вы можете изучить примеры решения задач и написать программы, реализующие задания для самостоятельной работы в следующем части курса «Основы языка C#. Задачи«.
Структурное программирование
Хотя C# создавался строго в парадигме ООП, рассмотренные выше операторы языка позволяют реализовать и структурное программирование.
Напомним, что его становление и развитие связано с именем Эдсгера Дейкстры, который опубликовал своё знаменитое письмо «Оператор Go To считается вредным» (1968 год). Это поистине исторический документ, оказавший заметное влияние на дальнейшее развитие программирования.
Вам необходимо освоить технологию структурного программирования для написания «правильных» подпрограмм (структурных единиц ваших программ).
Принципы структурного программирования:
Принцип 1. Следует отказаться от использования оператора безусловного перехода goto.
Принцип 2. Любая программа строится из трёх базовых управляющих конструкций: последовательность, ветвление, цикл.
Последовательность — однократное выполнение операций в том порядке, в котором они записаны в тексте программы.
Ветвление — однократное выполнение одной из двух или более операций, в зависимости от выполнения заданного условия.
Цикл — многократное исполнение одной и той же операции до тех пор, пока выполняется заданное условие (условие продолжения цикла).
Принцип 3. В программе базовые управляющие конструкции могут быть вложены друг в друга произвольным образом. Никаких других средств управления последовательностью выполнения операций не предусматривается.
Принцип 4. Повторяющиеся фрагменты программы можно оформить в виде подпрограмм (процедур и функций). Таким же образом (в виде подпрограмм) можно оформить логически целостные фрагменты программы, даже если они не повторяются. В этом случае в тексте основной программы, вместо помещённого в подпрограмму фрагмента, вставляется инструкция «Вызов подпрограммы». При выполнении такой инструкции работает вызванная подпрограмма. После этого продолжается исполнение основной программы, начиная с инструкции, следующей за командой «Вызов подпрограммы».
Принцип 5. Каждую логически законченную группу инструкций следует оформить как блок. Блоки являются основой структурного программирования. Блок — это логически сгруппированная часть исходного кода, например, набор инструкций, записанных подряд в исходном коде программы. Понятие блок означает, что к блоку инструкций следует обращаться как к единой инструкции. Блоки служат для ограничения области видимости переменных и функций. Блоки могут быть пустыми или вложенными один в другой. Границы блока строго определены. Например, в операторе if блок ограничен кодом BEGIN..END (в языке Паскаль) или фигурными скобками (в языках C, С++, C#).
Принцип 6. Все перечисленные конструкции должны иметь один вход и один выход. Произвольные управляющие конструкции (такие, как в блюде спагетти) могут иметь произвольное число входов и выходов. Ограничив себя управляющими конструкциями с одним входом и одним выходом, мы получаем возможность построения произвольных алгоритмов любой сложности с помощью простых и надежных механизмов.
Принцип 7. Разработка программы ведётся пошагово, методом «сверху вниз».
Конец цитаты.
Примечание (терминологическое) к Принципу 4.
«Подпрограммам» в разных языках соответствуют разные названия:
В Паскале это procedure и function, в Бейсике – subroutine и function, в С и С++ — только функции. В C# используется термин «функция-член». Напомним, что основной единицей инкапсуляции в C# является класс, который определяет форму объекта. Он описывает данные, а также код, который будет ими оперировать. В C# описание класса служит для построения объектов, которые являются экземплярами класса. Код и данные, составляющие вместе класс, называют членами. Данные, определяемые классом, называют полями, или переменными экземпляра. А код, оперирующий данными, содержится в функциях-членах, самым типичным представителем которых является метод. В C# метод служит в качестве аналога подпрограммы (к числу других функций-членов относятся свойства, события и конструкторы). Таким образом, методы класса содержат код, воздействующий на поля, определяемые этим классом.
Следует отметить, что в C# метод, как функция-член обязательно относится к какому-либо классу. При попытке объявить метод вне класса, в пространстве имен, диагностируется ошибка:
«Пространство имен не может непосредственно содержать такие члены, как поля или методы».
Даже в стандартном консольном приложении объявляется один класс Program и один метод static void Main(string[] args) этого класса, имеется одна точка входа и одна точка выхода. Другие методы, объявленные в этом классе, могут вызываться как подпрограммы как прямо, так и опосредованно из Main().
Можно считать, что консольное приложение, в котором учитываются 7 указанных выше принципов (не использовать goto, применять только три управляющие структуры и т.д.), вполне соответствует идеологии структурного программирования.
В Windows-приложении в целом, как уже отмечалось, принцип «один вход — один выход» не применим (какие-либо действия являются реакцией на некоторые события), однако реализация каждого метода должна соответствовать принципам структурного программирования.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, мы рассмотрели синтаксис операторов языка C# с небольшими примерами. Каждый из них вы должны проверить в консольном приложении и, изменяя что-либо, поэкспериментировать.
Теперь нам надо закрепить изученный материал раздела «Основы языка С#». Для этого вы можете изучить примеры решения задач и написать программы, реализующие задания для самостоятельной работы в следующем части курса «Основы языка C#. Задачи«.