ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ГБОУ СПО Павловский Автомеханический техникум им. И.И.Лепсе

 

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Конспект лекций

для студентов специальности «230701 Прикладная информатика по отраслям»

 

Составитель Балдов Д.В.

 

 

г.Павлово

2012г.

Оглавление

 

ЛЕКЦИЯ №1. ВВЕДЕНИЕ

1.1 Информатика как единство науки и технологии

1.2 Определение информационной технологии

1.3 Инструментарий информационной технологии

1.4 Составляющие информационной технологии

ЛЕКЦИЯ №2. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

2.1 Признак деления - вид задач и процессов обработки информации

2.2 Признак деления-проблемы, стоящие на пути информатизации общества

2.3 Признак деления - преимущество, которое приносит компьютерная технология

2.4 Признак деления - виды инструментария технологии

ЛЕКЦИЯ №3. ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

3.1 Устаревание информационной технологии

3.2 Методология использования информационной технологии

3.3 Выбор вариантов внедрения информационной технологии в фирме

ЛЕКЦИЯ №4. ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

4.1 Информационная технология обработки данных

4.2 Информационная технология управления

4.3 Информационная технология промышленности

4.4 Информационная технология в административном управлении

4.5 Информационная технология экспертных систем

4.6 Информационные технологии в образовании

ЛЕКЦИЯ №5. МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

5.1 Данные

5.2 Модели передачи, обработки, накопления данных

5.3 Понятие о функциональных задачах

ЛЕКЦИЯ №6. МОДЕЛИ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ НИТ

Лекция №7. Функциональное и логическое программирование

7.1 Функциональное программирование на языке ЛИСП

7.2 Логическое программирование на языке ПРОЛОГ

Лекция №8. Технологии разработки программного обеспечения

8.1 Классификация методов проектирования программных продуктов

8.2 Этапы создания программных продуктов

8.3 Структура программных продуктов

8.4 Структурное проектирование и программирование

8.5 Объектно-ориентированное проектирование

ЛЕКЦИЯ №1. ВВЕДЕНИЕ

Информатика как единство науки и технологии

Информатика - отнюдь не только «чистая наука». У нее, безусловно, имеется научное ядро, но важная особенность информатики - широчайшие приложения,… Как наука, информатика изучает общие закономерности, свойственные… Объектом приложений информатики являются самые различные науки и области практической деятельности, для которых она…

Определение информационной технологии

Технология при переводе с греческого (techne) означает искусство, мастерство, умение, а не что иное, как процессы. Под процессом следует понимать… Под технологией материального производства понимают процесс, определяемый…  

Новая информационная технология

Прилагательное “новая” подчеркивает новаторский, а не эволюционный характер этой технологии. Ее внедрение является новаторским актом в том смысле,…   Таблица 1.2. Основные характеристики новой информационной технологии Методология Основной признак …

Инструментарий информационной технологии

Реализация технологического процесса материального производства осуществляется с помощью различных технических средств, к которым относятся:… По аналогии и для информационной технологии должно быть нечто подобное. Такими… Инструментарий информационной технологии- один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного…

Как соотносятся информационная технология и информационная система

Информационная технология является процессом, состоящим из четко регламентированных правил выполнения операций, действий, этапов разной степени… Информационная система является средой, составляющими элементами которой… Реализация функций информационной системы невозможна без знания ориентированной на нее информационной технологии.…

Составляющие информационной технологии

Используемые в производственной сфере такие технологические понятия, как норма, норматив, технологический процесс, технологическая операция и т. п.,… На рис.1.1 технологический процесс переработки информации представлен в виде… 1-й уровень - этапы, где реализуются сравнительно длительные технологические процессы, состоящие из операций и…

ЛЕКЦИЯ №2. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

Существует несколько точек зрения на развитие информационных технологий с использованием компьютеров, которые определяются различными признаками деления.

Общим для всех изложенных ниже подходов является то, что с появлением персонального компьютера начался новый этап развития информационной технологии. Основной целью становится удовлетворение персональных потребностей человека как для профессиональной сферы, так и для бытовой.

Признак деления - вид задач и процессов обработки информации

 

1-й этап ( 60-70-е гг.)-обработка данных в вычислительных центрах в режиме коллективного пользования. Основным направлением развития информационной технологии являлась автоматизация операционных рутинных действий человека.

2-й этап ( с 80-х гг.)-создание информационных технологий, направленных на решение стратегических задач.

Признак деления-проблемы, стоящие на пути информатизации общества

1-й этап ( до конца 60-х гг.) характеризуется проблемой обработки больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств. … 2-й этап ( до конца 70-х гг.) связывается с распространением ЭВМ серии… 3-й этап ( с начала 80-х гг.)-компьютер становится инструментом непрофессионального пользователя, а информационные…

Признак деления - преимущество, которое приносит компьютерная технология

1-й этап ( с начала 60-х гг.) характеризуется довольно эффективной обработкой информации при выполнении рутинных операций с ориентацией на… 2-й этап ( с середины 70-х гг.) связан с появлением персональных компьютеров.… 3-й этап ( с начала 90-х гг.) связан с понятием анализа стратегических преимуществ в бизнесе и основан на достижениях…

Признак деления - виды инструментария технологии

1-й этап ( до второй половины XIX в.)-”ручная” информационная технология, инструментарий которой составляли: перо, чернильница, книга. Коммуникации… 2-й этап (с конца XIX в.)-”механическая” технология, инструментарий которой… 3-й этап ( 40-60-е гг. XIX в. ) - “ электрическая” технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и…

ЛЕКЦИЯ №3. ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Устаревание информационной технологии

Для информационных технологий является вполне естественным то, что они устаревают и заменяются новыми. Пример 3.1. На смену технологии пакетной обработки программ на большой ЭВМ в… Телеграф передал все свои функции телефону.

Методология использования информационной технологии

Достоинства методологии централизованной технологии: · возможность обращения пользователя к большим массивам информации в виде баз… · сравнительная легкость внедрения методологических решений по развитию и совершенствованию информационной технологии…

Выбор вариантов внедрения информационной технологии в фирме

При внедрении информационной технологии в фирму необходимо выбрать одну из двух основных концепции, отражающих сложившиеся точки зрения на существующую структуру организации и роль в ней компьютерной обработки информации.

П е р в а я концепция ориентируется на существующуюструктуру фирмы. Информационная технология приспосабливается к организационной структуре, и происходит лишь модернизация методов работы. Коммуникации развиты слабо, рационализируются только рабочие места. Происходить распределения функции между техническими работниками и специалистами. Степень риска от внедрения новой информационной технологии минимальна, так как затраты незначительны и организационная структура фирмы не меняется.

Основной недостатоктакой стратегии - непрерывных изменении формы представления информации, приспособленной к конкретным технологическим методам и техническим средствам. Любое оперативное решение «вязнет» на различных этапах информационной технологии.

К достоинствам стратегии можно отнести минимальные степень риска и затраты.

В т о р а я концепция ориентируется на будущую структуруфирмы. Существующая структура будет модернизироваться.

Данная стратегия предполагает максимальное развитие коммуникации и разработку новых организационных взаимосвязей. Продуктивность организационной структуры фирмы возрастает, так как рационально распределяются архивы данных, снижается объем циркулирующей по системным каналам информации и достигается сбалансированность между решаемыми задачами.

К основным ее недостаткамследует отнести:

· существенные затраты на первом этапе, связанном с разработкой общей концепции и обследованием всех подразделении фирмы;

· наличие психологической напряженности, вызванной предполагаемыми изменениями структуры фирмы и, как следствие, изменениями штатного расписания и должностных обязанностей.

Достоинствами данной стратегии являются:

· рационализация организационной структуры фирмы;

· максимальная занятость всех работников;

· интеграция профессиональных функции за счет использования компьютерных сетей.

Новая информационная технология в фирме должна быть такой, чтобы уровни информации и подсистемы, ее обрабатывающие, связывались между собой единым массивом информации. При этом предъявляются два требования. Во - первых, структура системы переработки информации должна соответствовать распределению полномочии в фирме. Во - вторых, информация внутри системы должна функционировать так, чтобы достаточно полно отражать уровни управления.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите проблемы использования информационной технологии и охарактеризуйте их.

ЛЕКЦИЯ №4. ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

Информационная технология обработки данных

 

Характер и назначение

На уровне операционной деятельности решаются следующие задачи: · обработка данных об операциях, производимых фирмой; · создание периодических контрольных отчетов о состоянии дел в фирме;

Основные компоненты

Сбор данных .По мере того как фирма производит продукцию или услуги, каждое ее действие сопровождается соответствующими записями данных. Обычно… Обработка данных. Для создания из поступающих данных информации, отражающей… · классификация или группировка. Первичные данные обычно имеют вид кодов, состоящих из одного или нескольких…

Информационная технология управления

Характеристика и назначение

Эта технология ориентирована на работу в среде информационной системы управления и используется при худшей структурированности решаемых задач, если… ИС управления идеально подходят для удовлетворения сходных информационных… Для принятия решении на уровне управленческого контроля информация должна быть представлена в агрегированном виде так,…

Основные компоненты

Содержимое базы данных при помощи соответствующего программного обеспечения преобразуется в периодические и специальные отчеты, поступающие к… 1) данных , накапливаемых на основе оценки операций , проводимых фирмой; 2) планов, стандартов, бюджетов и других нормативных документов, определяющих планируемое состояние объекта управления…

Информационная технология промышленности

Характеристика и назначение

Автоматизация офиса (рис.3.14) призвана не заменить существующую традиционную систему коммуникации персонала (с ее совещаниями, телефонными звонками…  

Основные компоненты

Пример 3.27.В базе данных собираются сведения о ежедневных продажах, передаваемые торговыми агентами фирмы на главный компьютер, или сведения о… Могут ежедневно по электронной почте поступать с биржи сведения о курсе валют… Информация из базы данных поступает на вход компьютерных приложений (программ), таких как текстовый процессор,…

Информационная технология в административном управлении

Характеристика и назначение

Главной особенностью информационной технологии поддержки принятия решений является качественно новый метод организации взаимодействия человека и… * система поддержки принятия решений в роли вычислительного звена и объекта… * человек как управляющее звено, задающее входные данные и оценивающее полученный результат вычислений на…

Основные компоненты

  В состав системы поддержки принятия решений входят три главных компонента: база данных, база модулей и программная…

Информационная технология экспертных систем

Характеристика и назначение

Под искусственным интеллектом обычно способности компьютерных систем к таким действиям, которые бы назывались интеллектуальными, если бы исходили от… Решение специальных задач требует специальных знаний. Однако не каждая… Сходство информационных технологий, используемых в экспертных системах и система поддержки принятия решений. Однако…

Основные компоненты

   

Информационные технологии в образовании

Проникновение современных информационных технологий в сферу образования позволяет педагогам качественно изменить содержание, методы и… 1) Интенсификация всех уровней учебно-воспитательного процесса за счет… повышение эффективности и качества процесса обучения;

ЛЕКЦИЯ №5. МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

Данные

 

Информатика рассматривает информацию как концептуально связанные между собой сведения, данные, понятия, изменяющие наши представления о явлении или объекте окружающего мира. Наряду с информацией в информатике часто употребляется понятие данные. Покажем, в чем их отличие.

Данные могут рассматриваться как признаки или записанные наблюдения, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся. В том случае, если появляется возможность использовать эти данные для уменьшения неопределенности о чем-либо, данные превращаются в информацию. Поэтому можно утверждать, что информацией являются используемые данные.

Пример 5.1. Напишите на листе десять номеров телефонов в виде последовательности десяти чисел и покажите их вашему другу. Он воспримет эти цифры как данные, так как они не предоставляют ему никаких сведений.

Затем против каждого номера укажите название фирмы и род деятельности. Для вашего друга непонятные цифры обретут определенность и превратятся из данных в информацию, которую он в дальнейшем мог бы использовать.

Данные— это отдельные факты, характеризующие объекты, процессы и явления в предметной области, а также их свойства.

При обработке на ЭВМ данные трансформируются, условно проходя следующие этапы:

• данные как результат измерений и наблюдений;

• данные на материальных носителях информации (таблицы, протоколы, справочники);

• модели (структуры) данных в виде диаграмм, графиков, функций;

• данные в компьютере на языке описания данных;

• базы данных на машинных носителях.

Знания связаны с данными, основываются на них, но представляют результат мыслительной деятельности человека, обобщают его опыт, полученный в ходе выполнения какой-либо практической деятельности. Они получаются эмпирическим путем.

Знания — это выявленные закономерности предметной области (принципы, связи, законы), позволяющие решать задачи в этой области.

При обработке на ЭВМ знания трансформируются аналогично данным:

• знания в памяти человека как результат мышления;

• материальные носители знаний (учебники, методические пособия);

• поле знаний — условное описание основных объектов предметной области, их атрибутов и закономерностей, их связывающих;

• знания, описанные на языках представления знаний (продукционные языки, семантические сети, фреймы — см. далее);

• базы знаний.

Часто используются такие определения знаний:

знания — это хорошо структурированные данные, или данные о данных, или метаданные.

Существует множество способов определять понятия. Один из широко применяемых способов основан на идее интенсионала. Интенсионал понятия — это определение через понятие более высокого уровня абстракции с указанием специфических свойств. Этот способ определяет знания. Другой способ определяет понятие через перечисление понятий более низкого уровня иерархии или фактов, относящихся к определяемому. Это есть определение через данные, или экстенсионал понятия.

Пример 16.1. Понятие "персональный компьютер". Его интенсионал: "Персональный компьютер — это дружественная ЭВМ, которую можно поставить на стол и купить менее чем за $2000 - 3000'".

Экстенсионал этого понятия: "Персональный компьютер — это Mac, IBM PC, Sinkler..."

Для хранения данных используются базы данных (для них характерны большой объем и относительно небольшая удельная стоимость информации), для хранения знаний — базы знаний (небольшого объема, но исключительно дорогие информационные массивы). База знаний — основа любой интеллектуальной системы.

Знания могут быть классифицированы по следующим категориям:

• поверхностные — знания о видимых взаимосвязях между отдельными событиями и фактами в предметной области;

• глубинные — абстракции, аналогии, схемы, отображающие структуру и процессы в предметной области.

Современные экспертные системы работают в основном с поверхностными знаниями. Это связано с тем, что на данный момент нет адекватных моделей, позволяющих работать с глубинными знаниями.

Кроме того, знания можно разделить на процедурные и декларативные. Исторически первичными были процедурные знания, т.е. знания, "растворенные" в алгоритмах. Они управляли данными. Для их изменения требовалось изменять программы. Однако с развитием искусственного интеллекта приоритет данных постепенно изменялся, и все большая часть знаний сосредоточивалась в структурах данных (таблицы, списки, абстрактные типы данных), т.е. увеличивалась роль декларативных знаний.

Сегодня знания приобрели чисто декларативную форму, т.е. знаниями считаются предложения, записанные на языках представления знаний, приближенных к естественному и понятных неспециалистам.

Существуют десятки моделей (или языков) представления знаний для различных предметных областей. Большинство из них может быть сведено к следующим классам:

• продукционные;

• семантические сети;

• фреймы;

• формальные логические модели.

Модели передачи, обработки, накопления данных

Информация передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает…     канал связи   …  

Понятие о функциональных задачах

Возможности компьютера как технической основы системы обработки данных связаны с используемым программным обеспечением (программами). Программа (program, routine) — упорядоченная последовательность команд… Программное обеспечение (software) — совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации…

ЛЕКЦИЯ №6. МОДЕЛИ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ НИТ

Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети. Ей предсказывают в ближайшем будущем бурный рост,… В последние годы термин «информационные технологии» часто выступает синонимом… И.В.Роберт под средствами современных информационных и коммуникационных технологий понимает программные,…

Лекция №7. Функциональное и логическое программирование

Функциональное программирование на языке ЛИСП

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЗЫКА В программировании помимо процедурного подхода, представителями которого… Язык Лисп - один из первых языков обработки данных в символьной форме. Его название происходит от английских слов…

Работа с контекстом

• QUOTE или блокировка вычисления,

• вызов функции и лямбда-вызов,

• предложения LET и LET*;

Последовательное исполнение

• предложения PROG1, PROG2 и PROGN;

Разветвление исполнения

• условные предложения COND, IF, WHEN, UNLESS,

• выбирающее предложение CASE;

Итерации

• циклические предложения DO, DO*, LOOP, DOTIMES, DOUNTIL;

Передачи управления

• предложения PROG, GO и RETURN;

Динамическое управление вычислением

Эти управляющие формы (кроме QUOTE и лямбда-вызова, а также вызовов функций), в основном, используются в теле лямбда-выражений, определяющих… Предложение LET используется для создания связи переменных внутри формы:  

Логическое программирование на языке ПРОЛОГ

Язык Пролог является представителем семейства языков логического программирования и в сравнении с традиционными языками программирования,… • программа на Прологе не является алгоритмом, а представляет собой запись… • язык Пролог предназначен не для решения вычислительных или графических задач, а для решения логических задач, для…

Лекция №8. Технологии разработки программного обеспечения

Классификация методов проектирования программных продуктов

 

Проектирование алгоритмов и программ — наиболее ответственный этап жизненного цикла программных продуктов, определяющий, насколько создаваемая программа соответствует спецификациям и требованиям со стороны конечных пользователей. Затраты на создание, сопровождение и эксплуатацию программных продуктов, научно-технический уровень разработки, время морального устаревания и многое другое — все это также зависит от проектных решений.

Переход к графической среде работы конечного пользователя типа Windows или Macintosh потребует создания пользовательского интерфейса с элементами управления в виде пиктограмм, кнопок, выпадающих меню, обязательного применения манипулятора мышь и др. Отсутствие в программном продукте уже ставших стандартом подобных элементов свидетельствует о том, что в будущем потребуются значительные затраты на модификацию этого продукта, иначе будет падать его конкурентоспособность и привлекательность для конечного пользователя.

Методы проектирования алгоритмов и программ очень разнообразны, их можно классифицировать по различным признакам, важнейшими из которых являются:

* степень автоматизации проектных работ;

* принятая методология процесса разработки.

По степени автоматизации проектирования алгоритмов и программ можно выделить:

* методы традиционного (неавтоматизированного) проектирования;

* методы автоматизированного проектирования (CASE-технология и ее элементы).

Неавтоматизированное проектирование алгоритмов и программ преимущественно используется при разработке небольших по трудоемкости и структурной сложности программных продуктов, не требующих участия большого числа разработчиков. Трудоемкость разрабатываемых программных продуктов, как правило, небольшая, а сами программные продукты имеют преимущественно прикладной характер.

При нарушении этих ограничений заметно снижается производительность труда разработчиков, падает качество разработки, и, как ни парадоксально, увеличиваются трудозатраты и стоимость программного продукта в целом.

Автоматизированное проектирование алгоритмов и программ возникло с необходимостью уменьшить затраты на проектные работы, сократить сроки их выполнения, создать типовые "заготовки" алгоритмов и программ, многократно тиражируемых для различных разработок, координации работ большого коллектива разработчиков, стандартизации алгоритмов и программ.

Автоматизация проектирования может охватывать все или отдельные этапы жизненного цикла программного продукта, при этом работы этапов могут быть изолированы друг от друга либо составлять единый комплекс, выполняемый последовательно во времени. Как правило, автоматизированный подход требует технического и программного "перевооружения" труда самих разработчиков (мощных компьютеров, дорогостоящего программного инструментария, а также повышения квалификации разработчиков и т.п.).

Автоматизированное проектирование алгоритмов и программ под силу лишь крупным фирмам, специализирующимся на разработке определенного класса программных продуктов, занимающих устойчивое положение на рынке программных средств.

Проектирование алгоритмов и программ может основываться на различных подходах, среди которых наиболее распространены:

• структурное проектирование программных продуктов;

• информационное моделирование предметной области и связанных с ней приложений;

• объектно-ориентированное проектирование программных продуктов.

В основе структурного проектирования лежит последовательная декомпозиция, целенаправленное структурирование на отдельные составляющие. Начало развития структурного проектирования алгоритмов и программ падает на 60-е гг. Методы структурного проектирования представляют собой комплекс технических и организационных принципов системного проектирования.

Типичными методами структурного проектирования являются:

· нисходящее проектирование, кодирование и тестирование программ;

· модульное программирование;

· структурное проектирование (программирование) и др.

В зависимости от объекта структурирования различают:

· функционально-ориентированные методы — последовательное разложение задачи или целостной проблемы на отдельные, достаточно простые составляющие, обладающие функциональной определенностью;

· методы структурирования данных.

Для функционально-ориентированных методов в первую очередь учитываются заданные функции обработки данных, в соответствии с которыми определяется состав и логика работы (алгоритмы) отдельных компонентов программного продукта. С изменением содержания функций обработки, их состава, соответствующего им информационного входа и выхода требуется перепроектирование программного продукта. Основной упор в структурном подходе делается на моделирование процессов обработки данных.

Для методов структурирования данных осуществляется анализ, структурирование и создание моделей данных, применительно к которым устанавливается необходимый состав функций и процедур обработки. Программные продукты тесно связаны со структурой обрабатываемых данных, изменение которой отражается на логике обработки (алгоритмах) и обязательно требует перепроектирования программного продукта.

Структурный подход использует:

· диаграммы потоков данных (информационно-технологические схемы) — показывают процессы и информационные потоки между ними с учетом "событий", инициирующих процессы обработки;

· интегрированную структуру данных предметной области (инфологическая модель, ER-диаграммы);

· диаграммы декомпозиции — структура и декомпозиция целей, функций управления, приложений;

· структурные схемы — архитектура программного продукта в виде иерархии взаимосвязанных программных модулей с идентификацией связей между ними, детальная логика обработки данных программных модулей (блок-схемы).

Для полного представления о программном продукте необходима также текстовая информация описательного характера.

Еще большую значимость информационные модели и структуры данных имеют для информационного моделирования предметной области, в основе которого положение об определяющей роли данных при проектировании алгоритмов и программ. Подход появился в условиях развития программных средств организации хранения и обработки данных — СУБД.

Один из основоположников информационной инженерии — Дж. Мартин — выделяет следующие составляющие данного подхода:

· информационный анализ предметных .областей (бизнес-областей),

· информационное моделирование — построение комплекса взаимосвязанных моделей данных;

· системное проектирование функций обработки данных;

· детальное конструирование процедур обработки данных.

Первоначально строятся информационные модели различных уровней представления:

· информационно-логическая модель, не зависящая от средств программной реализации хранения и обработки данных, отражающая интегрированные структуры данных предметной области;

· даталогические модели, ориентированные на среду хранения и обработки данных.

Даталогические модели имеют логический и физический уровни представления. Физический уровень соответствует организации хранения данных в памяти компьютера. Логический уровень данных применительно к СУБД реализован в виде:

· концептуальной модели базы данных — интегрированные структуры данных под управлением СУБД;

· внешних моделей данных — подмножество структур данных для реализации приложений.

Средствами структур данных моделируются функции предметной области, прослеживается взаимосвязь функций обработки, уточняется состав входной и выходной информации, логика преобразования входных структур данных в выходные. Алгоритм обработки данных можно представить как совокупность процедур преобразований структур данных в соответствии с внешними моделями данных.

Выбор средств реализации базы данных определяет вид даталогических моделей и, следовательно, алгоритмы преобразования данных. В большинстве случаев используется реляционное представление данных базы данных и соответствующие реляционныеязыкидля программирования (манипулирования) обработки данных СУБД и реализации алгоритмов обработки (см. гл. 19). Данный подход использован во многих CASE-технологиях.

Объектно-ориентированный подход к проектированию программных продуктов основан на:

• выделении классов объектов;

• установлении характерных свойств объектов и методов их обработки;

• создании иерархии классов, наследовании свойств объектов и методов их обработки.

Каждый объект объединяет как данные, так и программу обработки этих данных и относится к определенному классу. С помощью класса один и тот же программный код можно использовать для относящихся к нему различных объектов. Объектный подход при разработке алгоритмов и программ предполагает:

• объектно-ориентированный анализ предметной области;

• объектно-ориентированное проектирование.

Объектно-ориентированный анализ — анализ предметной области и выделение объектов, определение свойств и методов обработки объектов, установление их взаимосвязей.

Объектно-ориентированное проектирование соединяет процесс объектной декомпозиции и представления с использованием моделей данных проектируемой системы на логическом и физическом уровнях, в статике и динамике.

Для проектирования программных продуктов разработаны объектно-ориентированные технологии, которые включают в себя специализированные языки программирования и инструментальные средства разработки пользовательского интерфейса.

Традиционные подходы к разработке программных продуктов всегда подчеркивали различия между данными и процессами их обработки. Так, технологии, ориентированные на информационное моделирование, сначала специфицируют данные, а затем описывают процессы, использующие эти данные. Технологии структурного подхода ориентированы, в первую очередь, на процессы обработки данных с последующим установлением необходимых для этого данных и организации информационных потоков между связанными процессами.

Объектно-ориентированная технология разработки программных продуктов объединяет данные и процессы в логические сущности — объекты, которые имеют способность наследовать характеристики (методы и данные) одного или более объектов, обеспечивая тем самым повторное использование программного кода. Это приводит к значительному уменьшению затрат на создание программных продуктов, повышает эффективность жизненного цикла программных продуктов (сокращается длительность фазы разработки).При выполнении программы объекту посылается сообщение, которое инициирует обработку данных объекта.

Этапы создания программных продуктов

 

При традиционной неавтоматизированной разработке программ независимо от принятого метода проектирования и используемого инструментария выполняют следующие работы.

Составление технического задания на программирование

Данная работа соответствует этапу анализа и спецификации программ жизненного цикла программных продуктов. При составлении технического задания требуется:

· определить платформу разрабатываемой программы — тип операционной системы (например, для IBM PC-совместимых машин делается выбор операционной среды: MS DOS, Windows, Windows NT либо Unix, OS/2);

· оценить необходимость сетевого варианта работы программы (определяется программное обеспечение (ПО) вычислительной сети — Windows NT, допустимая номенклатура программного обеспечения сетевой обработки);

· определить необходимость разработки программы, которую можно переносить на различные платформы;

· обосновать целесообразность работы с базами данных под управлением СУБД.

На этом же этапе выбирают методы решения задачи; разрабатывают обобщенный алгоритм решения комплекса задач, функциональную структуру алгоритма или состав объектов, определяют требования к комплексу технических средств системы обработки информации, интерфейсу конечного пользователя.

Технический проект

· с учетом принятого подхода к проектированию программного продукта разрабатывается детальный алгоритм обработки данных или уточняется состав… · определяется состав общесистемного программного обеспечения, включающий… · разрабатывается внутренняя структура программного продукта, образованная отдельными программными модулями;

Рабочая документация (рабочий проект)

Основной результат работ этого этапа — также создание эксплуатационной документации на программный продукт: · описание применения — дает общую характеристику программного изделия с… · руководство пользователя — включает детальное описание функциональных возможностей и технологии работы с…

Ввод в действие

Готовый программный продукт сначала проходит опытную эксплуатацию (пробный рынок продаж), а затем сдается в промышленную эксплуатацию (тиражирование и распространение программного продукта).

Структура программных продуктов

В большей степени программные продукты не являются монолитом и имеют конструкцию (архитектуру) построения — состав и взаимосвязь программных… Модуль— это самостоятельная часть программы, имеющая определенное назначение и… Таким образом, программный продукт обладает внутренней организацией, или внутренней структурой, образованной…

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕРФЕЙСА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Диалоговый режим

В диалоговом режиме под воздействием пользователя осуществляются запуск функций (методов) обработки, изменение свойств объектов, производится… Системы, поддерживающие диалоговые процессы, классифицируются на: · системы с жестким сценарием диалога — стандартизированное представление информации обмена;

Графический интерфейс пользователя

Наиболее часто графический интерфейс реализуется в интерактивном режиме работы пользователя для программных продуктов, функционирующих в среде… Пример 18.3. Средствами редактора диалогов Microsoft Word Dialog Editor… · метка (label) — постоянный текст, не подлежащий изменению при работе пользователя с экранной формой (например,…

Структурное проектирование и программирование

 

• Нисходящее проектирование

• Модульное программирование

• Структурное программирование

НИСХОДЯЩЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

В результате строится иерархическая схема, отражающая состав и взаимоподчиненность отдельных функций, которая носит название функциональная… Последовательность действий по разработке функциональной структуры алгоритма… · определяются цели автоматизации предметной области и их иерархия (цель-подцель)',

МОДУЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Свойства модуля

· один вход и один выход — на входе программный модуль получает определенный набор исходных данных, выполняет содержательную обработку и возвращает… · функциональная завершенность — модуль выполняет перечень регламентированных… · логическая независимость — результат работы программного модуля зависит только от исходных данных, но не зависит от…

Модульная структура программных продуктов

Однотипные функции реализуются одними и теми же модулями. Функция верхнего уровня обеспечивается главным модулем; он управляет выполнением… При определении набора модулей, реализующих функции конкретного алгоритма,… · каждый модуль вызывается на выполнение вышестоящим модулем и, закончив работу, возвращает управление вызвавшему его…

СТРУКТУРНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

  Рис. 18.4. Блок-схема алгоритма поиска в базе данных …  

Объектно-ориентированное проектирование

 

• Основные понятия объектно-ориентированного проектирования

• Методика объектно-ориентированного проектирования

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

· модели построения системы как совокупности объектов абстрактного типа данных; · модульной структуре программ; · нисходящем проектировании, используемом при выделении объектов.