Лекции по курсу "Методы и средства проектирования информационных систем и технологий". Автор Владислав Лавров (vlavrov.com)

1. 1
Часть 1.
Введение в технологию
программирования
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com
Методы и средства проектирования
информационных систем и технологий

2. 2
1.1. Программа как формализованное
описание процесса обработки данных.
Программное средство.
Данные
- это представление фактов и идей в формализованном
виде, пригодном для передачи и переработки в некоем
процессе
Информация
- это смысл, который придаётся данным при их
представлении
Обработка данных
- это выполнение систематической последовательности
действий с данными
Носители данных
- материальные объекты, способные хранить данные
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

3. 3
Информационная среда
- совокупность носителей данных, используемых при
какой-либо обработке данных
Состояние информационной среды
- набор данных, содержащихся в какой-либо момент в
информационной среде
Процесс
- последовательность сменяющих друг друга состояний
некоторой информационной среды
Программа
- формализованное описание процесса
Программное средство (программный продукт)
- программа или логически связанная совокупность
программ на носителях данных, снабжённая
программной документацией
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

4. 4
Алгоритм
- это точное предписание, определяющее
вычислительный процесс, идущий от
варьируемых исходных данных к искомому
результату
Марков, Андрей Андреевич (1856-1922)
— выдающийся русский математик,
внёсший большой вклад в теорию
вероятности, математический анализ и
теорию чисел.
1.2. Алгоритмы
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

5. 5
Алгоритм
- это всякая система вычислений, выполняемых по
строго определённым правилам, которая после
какого-либо числа шагов заведомо приводит к
решению поставленной задачи
Колмогоров Андрей Николаевич (1903-1987) —
выдающийся советский математик, доктор физико-
математических наук, профессор Московского
Государственного Университета (1931), академик
Академии Наук СССР (1939), лауреат Сталинской
премии, Герой Социалистического Труда.
Колмогоров — один из основоположников
современной теории вероятностей, им получены
фундаментальные результаты в топологии,
математической логике, теории турбулентности,
теории сложности алгоритмов и ряде других
областей математики и её приложений.
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

6. 6
Алгоритм
- это строго детерминированная
последовательность действий, описывающая
процесс преобразования объекта из начального
состояния в конечное, записанная с помощью
понятных исполнителю команд
Угринович, Николай Дмитриевич
Заведующий лабораторией информационных технологий Московского
института открытого образования, автор многочисленных учебных и
методических пособий по курсу информатики, а также нового учебного и
программно-методического комплекса по курсу информатики и
информационных технологий.
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

7. 7
Алгоритм
- это точное и конечное описание того или
иного общего метода, основанного на
применении исполнимых элементарных
тактов обработки.
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

8. 8
Свойства алгоритма (Д.Кнут)
Дональд Эрвин Кнут (род. 1938) — американский учёный, почётный
профессор Стэнфордского университета и нескольких других
университетов в разных странах, преподаватель и идеолог
программирования, автор 19 монографий (в том числе ряда
классических книг по программированию) и более 160 статей,
разработчик нескольких известных программных технологий. Автор
всемирно известной серии книг, посвящённой основным
алгоритмам и методам вычислительной математики, а также
создатель настольных издательских систем TEX и METAFONT,
предназначенных для набора и вёрстки книг, посвящённых
технической тематике (в первую очередь — физико-
математических).
1. Конечность
2. Определенность (детерминированность)
3. Наличие входных данных
4. Наличие выходных данных
5. Эффективность
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

9. 9
1.3. Модели и моделирование
Модель
- упрощенное представление реальности. Это
такой материально или мысленно
представляемый объект, который в процессе
исследования замещает объект-оригинал так,
что его непосредственное изучение дает новые
знания об объекте-оригинале.
Моделирование
- метод исследования систем на основе
переноса изучаемых свойств системы на
объекты другой природы
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

10. 10
Принципы моделирования
(Буч Г., Рамбо Д. и Джекобсон А. )
Гради Буч (род. 1955 г.) - американский инженер,
руководитель исследований в IBM Research. Гради Буч
наиболее известен как создатель унифицированного языка
моделирования UML, который он разработал совместно с
Иваром Якобсоном и Джеймсом Рамбо.
Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А.
Язык UML. Руководство пользователя.
- М.: ДМК, 2000. 432 с.
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

11. 11
Принципы моделирования
(Буч Г., Рамбо Д. и Джекобсон А. )
1. Выбор модели оказывает определяющее влияние
на подход к решению проблемы и на то,
как будет выглядеть это решение.
2. Каждая модель может быть воплощена с разной
степенью абстракции. При этом переход от одной
степени абстракции к другой дает нам новую модель.
3. Лучшими моделями являются те, которые ближе
к реальности по некоторому выбранному критерию.
4. Следует использовать совокупность нескольких
моделей.
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

12. 12
1.4. Замечания по поводу понятия
правильной программы
1. Понятие ошибки в программе является существенно неформальным
«В программе имеется ошибка, если она не выполняет того, что
разумно ожидать от нее пользователю» [Гленфорд Майерс]
«Разумное ожидание» пользователя формируется на основании
документации по применению этой программы.
2. Причиной ошибки в этом случае может оказаться сама
функциональная спецификация, а не программа
3. Нельзя доказать формальными методами (математически)
правильность программы
4. Нельзя доказать тестированием правильность программы.
Тестирование может лишь продемонстрировать наличие в программе
ошибки [Эдсгер Дeйкстра ]
Следствия:
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

13. 13
1.5. Надежность программного средства
Надежность программного средства
- это его способность безотказно выполнять
определенные функции при заданных условиях в
течение заданного периода времени с достаточно
большой вероятностью
Отказ программного средства
- проявление в нем ошибки
Надежное программное средство (ПС) не исключает
наличия в нем ошибок.
Важно лишь, чтобы эти ошибки при практическом
применении этого ПС в заданных условиях проявлялись
достаточно редко
Следствие:
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

14. 14
1.6. Технология программирования
как технология разработки надежных
программных средств
Технология программирования
совокупность производственных методов и процессов,
приводящую к созданию требуемого программного
средства, а также описание этой совокупности процессов
Процесс
совокупность взаимосвязанных действий (процедур),
преобразующих некоторые входные данные в выходные
Стадия
часть действий по созданию программного обеспечения,
ограниченная некоторыми временными рамками и
заканчивающаяся выпуском конкретного продукта,
определяемого заданными для данной стадии
требованиями
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

15. 15
Пример каскадного технологического подхода
к ведению жизненного цикла
Технологический подход
специфическая комбинация стадий и процессов,
ориентированных на разные классы программного
обеспечения, особенности коллектива разработчиков, а
также условия, в которых оно создается и
функционирует.
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

16. 16
Жизненный цикл программного обеспечения
- весь период его разработки и эксплуатации, начиная с
момента возникновения замысла и заканчивая
прекращением всех видов его использования.
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

17. 17
1.7. Функции профессиональных программистов
1. Разработка систем большого объема.
2. Создание системного и инструментального программного
обеспечения
3. Разработка программною продукта с предъявлением
особых требований к качеству и эффективности.
4. Разработка программ на основе подхода открытых систем
5. Применение системного анализа
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

18. 18
1.8. Черты и особенности мышления программистов
• Способность определить архитектуру программы.
• Умение видеть задачу одновременно на разных уровнях
детализации.
• Умение представлять себе проектируемый процесс в
динамике.
• Разработка программ на основе подхода открытых
систем.
• Умение видеть дальше одной разрабатываемой в данный
момент программы.
• Умение обобщать типичные ситуации.
• Умение применять и комбинировать хорошо известные
программистские приёмы и типовые алгоритмы.
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

19. 19
• Наличие комплексного мышления.
• Культура собственного труда.
• Способность анализировать собственные
ошибки.
• Умение работать в коллективе.
• Умение работать с пользователем.
• Владение интеллектуальными средствами.
Черты и особенности мышления программистов
(продолжение)
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

20. 20
Основная задача
Создание высококачественного
программного обеспечения
Последовательность решения
Методология
программирования
Технологический
подход
Инструментальные
средства разработки
1.9. Основная задача профессионального
программирования
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com