Структурное программирование по другому называют программированием без

Структурное программирование по другому называют программированием без

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".

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.

Главный недостаток структурного подхода заключается в следующем: процессы и данные существуют отдельно друг от друга (как в модели деятельности организации, так и в модели программной системы), причем проектирование ведется от процессов к данным. Таким образом, помимо функциональной декомпозиции, существует также структура данных, находящаяся на втором плане.

Теорема о структурном программировании:

Любую схему алгоритма можно представить в виде композиции вложенных блоков begin и end, условных операторов if, then, else, циклов с предусловием (while) и может быть дополнительных логических переменных (флагов).
Эта теорема была сформулирована итальянскими математиками К. Бомом и Дж. Якопини в 1966 году и говорит нам о том, как можно избежать использования оператора перехода goto.

Сначала пишется текст основной программы, в котором, вместо каждого связного логического фрагмента текста, вставляется вызов подпрограммы, которая будет выполнять этот фрагмент. Вместо настоящих, работающих подпрограмм, в программу вставляются «заглушки», которые ничего не делают. Полученная программа проверяется и отлаживается.

Разветвляющие программы. Циклы и другие управляющие средства. Примеры.

Язык Си обеспечивает три основные формы управления процессом выполнения программ. Согласно теории вычислительных систем, хороший язык должен обеспечивать реализацию следующих трех форм управления процессом выполнения программ:

1. Выполнение последовательности операторов.

2. Использование проверки истинности условия для выбора между различными возможными способами действия.

3. Выполнение определенной последовательности операторов до тех пор, пока некоторое условие истинно.

Первая форма нам уже хорошо известна. Все наши предшествующие программы представляли собой некоторую последовательность операторов. 2-ая форма делает программы гораздо более интеллектуальными, и чрезвычайно увеличивает эффективность работы компьютера

Цикл с предусловием — цикл, который выполняется пока истинно некоторое условие, указанное перед его началом. Это условие проверяется до выполнения тела цикла, поэтому тело может быть не выполнено ни разу (если условие с самого начала ложно). В большинстве процедурных языков программирования реализуется операторомwhile, отсюда его второе название — while-цикл. На языке Pascal цикл с предусловием имеет следующий вид:

Цикл с постусловием— цикл, в котором условие проверяется после выполнения тела цикла. Отсюда следует, что тело всегда выполняется хотя бы один раз. В языке Паскаль этот цикл реализует оператор repeat..until; в Си — do…while.
На языке Си:

Цикл со счётчиком — цикл, в котором некоторая переменная изменяет своё значение от заданного начального значения до конечного значения с некоторым шагом, и для каждого значения этой переменной тело цикла выполняется один раз. В большинстве процедурных языков программирования реализуется оператором for, в котором указывается счётчик (так называемая «переменная цикла»), требуемое количество проходов (или граничное значение счётчика) и, возможно, шаг, с которым изменяется счётчик.

Оператор continue служит для пропуска оставшейся части выполняемой итерации цикла, непосредственно его содержащего

Статическая память. Указатели. Примеры.

Указатель содержит адрес переменной (объекта), что дает возможность "косвенного" доступа к этой переменной (объекту) через указатель.

Когда за знаком & следует имя переменной, результатом операции является адрес указанной переменной.

Когда за знаком * следует указатель на переменную, результатом операции является величина, помещенная в ячейку с указанным адресом.

int *ptr; // объявили указатель на целую переменную

ptr = &x; // взяли адрес переменной х = 2

y = *ptr; // переменная у стала равной 1

*ptr = 0; // переменная х стала равной 0

ptr =&age;/*указатель на age*/

Результатом выполнения этого фрагмента является присваивание значения 105 переменной val.

6 Динамическая память. Основные функции. Примеры

Динамическая память – это оперативная память компьютера, предоставляемая программе при ее работе.

Основу системы динамического распределения памяти в Си составляют библиотечные функции calloc(), malloc(), realloc() и free().

Рассмотрим прототипы этих функций.

1. Функцияcalloc()

calloc() – предназначена для выделения памяти под заданное количество объектов, каждый из которых имеет размер size байт, всего n ´ size байт. Возвращает указатель на первый байт выделенной область памяти.

void *calloc(size_t num, size_t size);

Функция malloc()

malloc() – предназначена для выделения непрерывной области памяти заданного размера, например, void * malloc(size_t size),

где size_t – тип результата операции sizeof, определяемый в различных объектах-заголовках

Функция realloc()

realloc() – предназначена для изменения размера динамически выделенной области, адресуемой указателем ptr, при этом размер области может как увеличиваться, так и уменьшаться:

void* realloc(void* ptr, size_t size);

где ptr – указатель на первоначальную область памяти, size – новый размер области памяти.

4. Функция free()

free() – предназначена для освобождения памяти, выделенной функциями malloc(),calloc(),realloc(). После выполнения функции освобожденная память может быть выделена вновь под другие данные:

Читайте также:  Что делать если движок bluestacks не запускается

void free(void* ptr);

где prt – указатель на область памяти, созданной только функциями динамического управления памятью malloc(),calloc(),realloc().

7 Функции. Основные определения. Примеры

Функция — это самостоятельная единица программы, спроектированная для реализации конкретной задачи.

Рекурсия — действие при котором функция вызывает сама себя.

Если некоторая задача выполняется только в одной программе, лучше оформить ее решение в виде функции

Классы памяти переменных.

Класс памяти переменной — понятие в некоторых языках программирования. Он определяет область видимости переменной, а также как долго переменная находится в памяти.

Каждая переменная имеет тип и принадлежит к некоторому классу памяти. Время жизни и область действия идентификатора определяются ассоциированным с ним классом памяти. Существуют четыре разновидности классов памяти:

• auto — автоматический — локальные идентификаторы, память для которых выделяется при входе в блок, т.е. составной оператор, и освобождается при выходе из блока. Слово auto является сокращением слова automatic.

• static — статический — локальные идентификаторы, существующие в процессе всех выполнений блока. В отличие от идентификаторов типа auto, для идентификаторов типа static память выделяется только один раз — в начале выполнения программы, и они существуют, пока программа выполняется.

• extern — внешний — идентификаторы, называемые внешними, external, используются для связи между функциями, в том числе независимо скомпилированными функциями, которые могут находиться в различных файлах. Память, ассоциированная с этими идентификаторами, является постоянной, однако ее содержимое может меняться. Эти идентификаторы описываются вне функции.

• register — регистровый — идентификаторы, подобные идентификаторам типа auto. Их значения, если это возможно, должны помещаться в регистрах машины для обеспечения быстрого доступа к данным.

Класс памяти можно не указывать, тогда действуют следующие умолчания:

· переменные, описанные внутри функции или блока, считаются локальными (auto)

· переменные, описанные вне всех функций, считаются внешними.

· функции считаются внешними.

Рекурсия. Классификация. Примеры.

В программировании рекурсия — вызов функции (процедуры) из неё же самой, непосредственно (простая рекурсия) или через другие функции (сложная или косвенная рекурсия), например, функция вызывает функцию , а функция — функцию . Количество вложенных вызовов функции или процедуры называется глубиной рекурсии.

Различают прямую и косвенную рекурсию. Прямой (непосредственной) рекурсией является вызов функции внутри тела этой функции. Косвенной рекурсией является рекурсия, осуществляющая рекурсивный вызов функции посредством цепочки вызова других функций. Все функции, входящие в цепочку, тоже считаются рекурсивными.

Преимущество рекурсивного определения объекта заключается в том, что такое конечное определение теоретически способно описывать бесконечно большое число объектов. С помощью рекурсивной программы же возможно описать бесконечное вычисление, причём без явных повторений частей программы.

Имеется специальный тип рекурсии, называемый «хвостовой рекурсией». Интерпретаторы и компиляторы функциональных языков программирования, поддерживающие оптимизацию кода (исходного или исполняемого), автоматически преобразуют хвостовую рекурсию к итерации, благодаря чему обеспечивается выполнение алгоритмов с хвостовой рекурсией в ограниченном объёме памяти. Такие рекурсивные вычисления, даже если они формально бесконечны (например, когда с помощью рекурсии организуется работа командного интерпретатора, принимающего команды пользователя), никогда не приводят к исчерпанию памяти.

Рассмотрим пример вычисления факториала целого положительного числа, когда есть, и нет хвостовой рекурсии. При этом покажем возможность исключения рекурсии. Пусть определена следующая рекурсивная функция:

return n * fact (n — 1);

Эта исходная функция fact() не имеет хвостовой рекурсии т. к. выполняется перемножение после рекурсивного вызова (умножение на n ). Для исключения рекурсии сначала приведем fact () к виду с хвостовой рекурсией, например

return fact_w (1,n);

Вспомогательная функция fact_w () будет содержать хвостовую рекурсию. Ее программный код:

int fact_w (int r, int n) <

В функции fact_w() хвостовая рекурсия присутствует в силу рекурсивного обращения только к самой функции в операторе return.

10. Символьные строки. Способы задания строк. Принципы обработки.

Ввод-вывод строк

fgets — прочитать строку из входного потока, включая символ новой строки.

Определение: char *fgets (s, n, stream)

gets — прочитать строку из стандартного файла ввода stdin.

Определение: char *gets (s)

fputs — записать строку в поток stream.

Определение: int fputs (s, stream)

puts — записать строку в стандартный файл вывода stdout. В конце строк записывается символ новой строки.

Обработка строк

Для выполнения описанных в этом подразделе функций необходимо включить в программу файл string.h командой

strcpy — копировать строку s2 в строку s1.

Определение: char *strcpy(s1,s2)

strncpy — копировать не более n символов строки s2.

Определение: char *strncpy(s1,s2,n)

strcat сцепить две строки.

Определение: char *strcat(s1,s2)

strncat — сцепить две строки, причем из второй строки копировать не более n символов.

Определение: char *strncat(s1,s2,n)

strlen — определить длину строки (число символов без завершающего нулевого символа).

Определение: int strlen(s)

Основы программирования на языке Ассемблер

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Читайте также:  Программа для выбора канала wifi

Структурное программирование – это метод, предполагающий создание улучшенных программ. Он служит для организации проектирования и кодирования программ таким образом, чтобы предотвратить большинство логических ошибок и обнаружить те, которые допущены.

Используя язык высокого уровня (такой как Фортран) программисты могли писать программы до несколько тысяч строк длиной. Однако язык программирования, легко понимаемый в коротких программах, когда дело касается больших программ, становится нечитабельным (и неуправляемым). Избавление от таких неструктурированных программ пришло после создания в 1960 году языков структурного программирования. К ним относятся языки Алгол, Паскаль и С.

Структурное программирование подразумевает точно обозначенные управляющие структуры, программные блоки, отсутствие инструкций GOTO, автономные подпрограммы, в которых поддерживается рекурсия и локальные переменные. Главным в структурном программировании является возможность разбиения программы на составляющие ее элементы. Используя структурное программирование, средний программист может создавать и поддерживать программы свыше 50 000 строк длиной.

Структурное программирование тесно связано такими понятиями как «нисходящее проектирование» и «модульное программирование».

Метод нисходящего проектирования предполагает последовательное разложение функции обработки данных на простые функциональные элементы («сверху-вниз»).

В результате строится иерархическая схема, отражающая состав и взаимоподчиненость отдельных функций, которая носит название функциональная структура алгоритма (ФСА) приложения.

Функциональная структура алгоритма приложения разрабатыается в следующей последовательности:

1) определяются цели автоматизации предметной области и их иерархия;

2) устанавливается состав приложений (задач обработки), обеспечивающих реализацию поставленных целей;

3) уточняется характер взаимосвязи приложений и их основные характеристики (информация для решения задач, время и периодичность решения и др.);

4) определяются необходимые для решения задач функции обработки данных;

5) выполняется декомпозиция функций обработки до необходимой структурной сложности, реализуемой предполагаемым инструментарием.

Подобная структура приложения отражает наиболее важное – состав и взаимосвязь функций обработки информации для реализации приложений, хотя и не раскрывает логику выполнения каждой отдельной функции, условия или периодичность их вызовов.

Разложение должно носить строго функциональный характер, т.е. отдельный элемент ФСА должен описывать законченную содержательную функцию обработки информации, которая предполагает определенный способ реализации на программном уровне.

Модульное программирование основано на понятии модуля логически взаимосвязанной совокупности функциональных элементов, оформленных в виде отдельных программных модулей. Модульное программирование рассматривается в разд 7.

Структурное программированиесостоит в получении правильной программы из некоторых простых логических структур. Оно базируется на строго доказанной теореме о структурировании, которая утверждает, что любую правильную программу (с одним входом, одним выходом, без зацикливания и недостижимых команд) можно написать с использованием только следующих основных логических структур:

· циклической (цикл, или повторение).

Эта теорема была сформулирована в 1966 г. Боймом и Якопини (Corrado Bohm, Guiseppe Jacopini). Главная идея теоремы – преобразовать каждую часть программы в одну из трех основных структур или их комбинацию так, чтобы неструктурированная часть программы уменьшилась. После достаточного числа таких преобразований оставшаяся неструктурированной часть либо исчезнет, либо становится ненужной. В теореме доказывается, что в результате получится программа, эквивалентная исходной и использующая лишь упоминавшиеся основные структуры.

Комбинации правильных программ, полученные с использованием этих трех основных структур, также являются правильными программами. Применяя итерацию и вложение основных структур, можно получить программу любого размера и сложности. При использовании только указанных структур отпадает необходимость в безусловных переходах и метках. Поэтому иногда структурное кодирование понимают в узком смысле как программирование без «GOTO».

В алгоритмическом языке С (С++) для реализации структурного кодирования используются следующие операторы:

· объявление (только в С++).

Структура «следование»(рис. 5.1, а) реализуется составным оператором, оператором-выражение, asm-оператором и др.

Составной оператор, или блок, представляет собой список (возможно, пустой) операторов, заключенных в фигурные скобки . Синтаксически блок рассматривается как единый оператор, но он влияет на контекстидентификаторов, объявленных в нем. Блоки могут иметь любую глубину вложенности.

Оператор-выражение представляет собой выражение, за которым следует точка с запятой. Его формат следующий:

Компилятор языка C++ выполняет операторы-выражения, вычисляя выражения. Все побочные эффекты от этого вычисления завершаются до начала выполнения следующего оператора. Большинство операторов-выражений представляют собой операторы присваивания или вызовы функций (например, printf(), scanf() ). Особым случаем является пустой оператор, состоящий из одной точки с запятой (;). Пустой оператор не выполняет никаких действий. Однако он полезен в тех случаях, когда синтаксис C++ ожидает наличия некоторого оператора, но по программе он не требуется (например, бесконечный цикл for ).

Asm-операторы обеспечивают программирование на уровне ассемблера (использование указателей, побитовые операции, операции сдвига и т.д.). Используя ассемблерный язык для обработки подпрограмм критических ситуаций, многократно повторяющихся операций, можно повысить скорость оптимизации без какого-либо усовершенствования языка высокого уровня.

Структура «развилка» (рис. 5.1, б, в) реализуется операторами выбора. Операторы выбора, или операторы управления потоком, выполняют выбор одной из альтернативных ветвей программы, проверяя для этого определенные значения. Существует два типа операторов выбора: if. else и switch.

Базовый оператор if(рис. 5.1, б) имеет следующий формат:


Язык C++ в отличие от, например, языка Паскаль не имеет специального булевого типа данных. В условных проверках роль такого типа может играть целочисленная переменная или указатель на тип. Условное_выражение должно быть записано в круглых скобках. Это выражение вычисляется. Если оно является нулевым (или пустым в случае типа указателя), мы говорим, что условное_выражение ложно(false); в противном случае оно истинно(true).

Читайте также:  Gigabyte ga h97 hd3 драйвера

Если предложение else отсутствует, а условное_выражение дает значение "истина", то выполняется оператор_если_"истина"; в противном случае он игнорируется.

Если задано предложение оператор_если_"ложь", а условное_выражение дает значение "истина", то выполняется оператор_если_"истина"; в противном случае выполняется оператор_если"ложь".

Преобразования указателей выполняются таким образом, что значение указателя всегда может быть корректно сравнено с выражением типа константы, дающим 0. Таким образом, сравнение для пустых указателей может быть сделано в виде:

if (!ptr). или if (ptr = = 0).

Оператор_если_"ложь" и оператор_если_"истина" сами могут являться операторами if, что позволяет организовывать любую глубину вложенности условных проверок. При использовании вложенных конструкций if. else следует быть внимательным и обеспечивать правильный выбор выполняемых операторов. Любая неоднозначность конструкции "else" разрешается сопоставлением else с последним найденным на уровне данного блока if без else.

if (x == 1)

if (y == 1) puts("x=1 и y=1");

else puts("x != 1");

дает неверное решение, так как else, независимо от стиля записи, сопоставляется не с первым, а со вторым if. Поэтому правильная запись последней строчки должна быть такой:

else puts("x=1 и y!=1");

Однако с помощью фигурных скобок можно реализовать и первую конструкцию:

if (x = = 1)

if (y = = 1) puts("x = и y=1");

else puts("x != 1"); // правильное решение

Оператор switch (см. рис. 5.1, в) использует следующий базовый формат:

switch (переключающее_выражение) case_оператор;

Он позволяет передавать управление одному из нескольких операторов с меткой case в зависимости от значения переключающего_выражения. Любой оператор в case_операторе (включая пустой оператор) может быть помечен одной (или более) меткой варианта:

caseконстантное_выражение_i : case_оператор_i;

где каждое константное_выражение_i должно иметь уникальное целочисленное значение (преобразуемое к типу переключающего_выражения) в пределах объемлющего оператора switch.

Допускается иметь в одном операторе switch повторяющиеся константы case.

Оператор может иметь также не более одной метки default:

После вычисления переключающего_выражения выполняется сопоставление результата с одним из константных_выражений_i. Если найдено соответствие, то управление передается case_оператору_i с меткой, для которой найдено соответствие. Если соответствия не найдено и имеется метка default, то управление передается оператору_умолчания. Если соответствие не найдено, а метка default отсутствует, то никакие операторы не выполняются. Для того чтобы остановить выполнение группы операторов для конкретного варианта, следует использовать оператор break.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9384 — | 7436 — или читать все.

Многие в комментариях к посту об операторе goto высказывали одно и то же мнение, которое звучит примерно так: «За n лет написания программ мне ни разу не понадобился goto, и использовать его в будущем я тоже не собираюсь». И они абсолютно правы, уже давно доказана теорема о структурировании, в которой говорится, что любая простая программа функционально эквивалентна структурированной программе составленной с использованием функций и предикатов исходной программы, а также с использованием дополнительного счетчика. Доказательством является алгоритм составления той самой структурированной программы:

  1. пронумеровать все узлы схемы, при этом порядок обхода произвольный;
  2. пронумеровать все дуги схемы следующим образом: выходной дуге схемы припишем номер 0, всем остальным дугам присвоим номер вершины, в которую данная дуга входит;
  3. для каждого функционального узла исходной программы, имеющего номер i и выходную дугу j, составить новую простую последовательную программу Gi с номером входной дуги i
  4. для каждого предикатного узла с номером i составить новую простую программу
  5. построить программу типа while do с do-частью в виде структры, проверяющей значения L.

Итак, если однажды вы напишите что-то вроде этого (программа из поста о goto):

То лучше перепишите этот код. Ведь не зря один умный человек сказал: «Пишите код так, как будто сопровождать его будет склонный к насилию психопат, который знает, где вы живете». Если учесть что большинство программистов недолюбливают goto, то это более чем актуально.

Воспользуемся теоремой и преобразуем этот код в соответствии с принципами структурного программирования. Сначала составим блок-схему этого алгоритма и пронумеруем блоки и дуги в соответствии с теоремой.

Теперь построим цикл while do с заменой предикатных и функциональных блоков.

Получилась схема структурированной программы, но в ней слишком много лишнего. Преобразуем её в соответствии со следующим алгоритмом:
Для каждого j>0 пытаемся заменить все присваивания L=j соответствующей подпрограммой Gj(в том числе и для L=1). Если L больше никогда не будет присвоено значение j можно убрать проверку L=j (вместе с соответствующей ей веткой выполнения) из структуры программы.

С помощью этой схемы можно легко написать код, соответствующий принципам структурного программирования.

Или совсем избавиться от флага как это сделал eigrad здесь.

Так же можно было написать рекурсивный код предварительно преобразовав блок-схему программы в так называемую Е-схему.

Если учесть, что при реальном программировании функции именуются в соответствии с выполняемыми ими действиями, этот код так же становится более читаемым, чем код с использованием goto.

При написании топика использовалась методичка НГТУ «Информатика. Теория и практика структурного программирования.» Т.А.Шапошниковой.

Ссылка на основную публикацию
Стим показывает что я не в сети
Не редко пользователи Steam встречаются с проблемой, когда подключение к интернету есть, браузеры работают, но клиент Стим не грузит страницы...
Смарт часы что они умеют
В этой статье мы поговорим о том, для чего нужны умные часы, а также какими функциями они располагают чаще всего....
Смарт часы самсунг с сим картой
Хотите быть современным и модным человеком? Перестать зависеть от своего громоздкого смартфона? Только представьте, вы можете не брать телефон на...
Стим саппорт украли аккаунт
Если ваш аккаунт Steam украли или взломали, то до его восстановления вам необходимо выполнить действия, указанные ниже, иначе аккаунт может...
Adblock detector