Структурное программирование
Программирование для универсальных компьютеров начиналось с программирования в машинных кодах, затем появились и начали своЈ развитие языки высокого уровня, затем Дейкстрой были развиты принципы структурного программирования, на смену структурному программированию пришло объектное программирование и в настоящее время активно развивается визуальное программирование.
Программирование для микроконтроллеров во многом повторяет тот же путь. Переход от этапа к этапу зависит от доступных внутренних ресурсов микроконтроллеров. ЕщЈ несколько лет назад использование языков высокого уровня было невозможно из-за малого объЈма внутренней памяти программ. (В дешЈвых моделях микроконтроллеров эта ситуация сохраняется до сих пор.) В настоящее время с появлением микроконтроллеров и сигнальных процессоров с объЈмом внутренней памяти в несколько десятков килобайт появляется возможность объектного проектирования.
Применение структурного программирования позволяет увеличить скорость написания программ и
облегчить отладку написанной программы.
В настоящее время существует два способа написания программ: снизу вверх и сверху вниз. При написании программы снизу вверх приступить к отладке программы невозможно, не написав полностью всю программу. При написании программы сверху вниз на любом этапе написания программы она может быть оттранслирована и выполнена, при этом можно отследить все алгоритмические действия программы, написанные к этому времени. Процесс написания программы не отличается от процесса создания алгоритма. Более того, эти этапы создания программы можно объединить. Выполняемое алгоритмическое действие отображается в названии подпрограммы. Например:
ProchitatPort ;Прочитать порт
VklychitIndikator ;Включить индикатор
Основная идея структурного программирования заключаются в том, что существует только четыре
структурных оператора.
Используя эти структурные операторы можно построить сколь угодно сложную
программу.
Первый структурный оператор называется линейная цепочка операторов. Любая задача может быть разбита на несколько подзадач. Выполнение подзадач может быть поручено подпрограмме, в названии которой можно (и нужно) отразить подзадачу, которую должна решать эта подпрограмма. На момент написания алгоритма (и программы) верхнего уровня нас не интересует, как будет решаться эта задача, поэтому вместо настоящей подпрограммы поставим подпрограмму-заглушку.
Алгоритмическое изображение оператора | Язык программирования С | Язык программирования asm-51 |
Второй структурный оператор называется условный оператор. Достаточно часто одна
или другая задачи должны исполняться в зависимости от определЈнного условия, которое зависит от
результатов выполнения предыдущей программы или от внешних устройств.
Каждая
из таких задач называется плечом условного оператора.
Алгоритмическое изображение оператора | Язык программирования С | Язык программирования asm-51 |
Условный оператор может использоваться в неполном варианте, когда одно из плеч алгоритма отсутствует:
Алгоритмическое изображение оператора | Язык программирования С | Язык программирования asm-51 |
Третий структурный оператор — это оператор цикла с проверкой условия после тела цикла. Такой
оператор легко реализуется на языке программирования ассемблер при помощи команды условного или
безусловного перехода.
Отличие от условного оператора заключается в том, что передача управления
осуществляется не вперЈд, а назад. На языках программирования высокого уровня такой оператор
входит в состав языка (оператор do..while в языке программирования C или оператор repeat..until в языке
программирования PASCAL).
Алгоритмическое изображение оператора | Язык программирования С | Язык программирования asm-51 |
ЧетвЈртый структурный оператор — это оператор цикла с проверкой условия до тела цикла. В отличие от предыдущего оператора тело цикла в этом операторе может ни разу не выполниться, если условие цикла сразу же выполнено. Этот оператор как и условный оператор невозможно реализовать на одной машинной команде.
Алгоритмическое изображение оператора | Язык программирования С | Язык программирования asm-51 |
[Назад] [Содержание] [Вперёд]
Структурное программирование: основы и принципы
Структурное программирование — это методологический подход к написанию программного кода, который представляет программу в виде структуры из набора блоков, расположенных в иерархической последовательности.
Структурное программирование возникло еще на ранних этапах развития методологий создания кода. По мере того, как развивались ЭВМ и появлялись более сложные программы, возникла необходимость упрощать сам процесс написания программ.
Тогда были сформулированы три принципа структурного программирования:
- Алгоритмическая нисходящая декомпозиция. Поставленная задача пошагово детализируется, в направлении от самого верхнего уровня, вниз к мелким деталям. Этот метод позволяет создать четкую структуру программы.
- Модульная структура программы. В результате декомпозиции программа разбивается на модули, простые элементы.
- Структурное кодирование. При структурном кодировании используются три управляющие конструкции: последовательное управление, ветвление, цикл. Это базовые структуры.
Базовые конструкции структурного программирования
Структурное программирование основывается на теореме, которую упрощенно можно пересказать так:
- Две программы считаются эквивалентными, если при любых одинаковых входных данных они всегда выдают одинаковые выходные данные или одинаково закрываются по ошибке.
- Структурная программа использует только три конструкции:
- последовательное исполнение – «выполнить действие 1, выполнить действие 2»;
- ветвление – «если условие соблюдено, выполнить действие 1, иначе действие 2»;
- цикл – «пока условие соблюдается, выполнять действие 1».
- Оператор GoTo используется для неструктурных программ.
- Для каждой неструктурной программы существует эквивалентная структурная программа.
Основываясь на этой теореме, иногда структурное программирование называют «программированием без Go-to». Но это не совсем верно. В каждом правиле есть исключения, и в структурном программировании оператор go-to использовать допустимо. Но все же, прежде чем его использовать, стоит пересмотреть, нельзя ли написать код без этого оператора.
Преимущества структурного программирования
Структурное программирование часто рассматривается как идеальный подход к программированию, поскольку оно позволяет создавать структурированный и легко поддерживаемый код.
Это особенно полезно в больших и сложных приложениях, где организация кода важна как для программистов, так и для конечных пользователей.
Узнать подробности
Структурное программирование имеет ряд преимуществ перед неструктурированными методами, в том числе:
- Код лучше читается;
- Код становится проще;
- Код становится надежнее, что означает меньше ошибок или сбоев;
- Улучшено обслуживание кода, то есть его легче изменить или обновить по мере необходимости.
Преимущества структурного программирования особенно ярко проявляются в больших проектах. Благодаря структурности:
- легко прослеживается логика программы, что важно для разработчиков, не участвовавших в проекте с самого начала;
- фрагменты кода, оформленные как процедуры, легко использовать повторно;
- поддерживать проект можно без участия первых авторов годы спустя.
Методы и концепции структурного программирования
Существует несколько методов и концепций, которые используются в структурном программировании для создания хорошо структурированного и эффективного кода.
- Принцип единой ответственности. Этот принцип гласит, что у каждого модуля или класса должна быть только одна причина для изменения. Каждый модуль имеет четкую ответственность и не отвечает за несколько областей программы.
- Объектно-ориентированное программирование. Объектно-ориентированное программирование — это тип программирования, в котором используются объекты, включающие в себя как данные, так и функции или методы, работающие с этими данными. Объектно-ориентированное программирование часто используется для создания сложных и модульных программ.
- Абстракция функции или метода: это процесс создания высокоуровневого интерфейса для фрагмента кода, который может использоваться другими частями программы. Это позволяет другим частям программы взаимодействовать с кодом без необходимости знать конкретные детали.
- Инкапсуляция: это процесс сокрытия деталей структуры данных или объекта от остальной части программы. Это дает возможность использовать объект или структуру без необходимости вникать в ее внутреннюю работу.
- Наследование: это создание нового класса или модуля, который наследует свойства и методы другого класса или модуля. Таким образом можно создавать семейство связанных классов или модулей с общими характеристиками.
- Полиморфизм. Это способность программы обращаться с объектами разных классов так, как если бы они принадлежали к одному и тому же классу. Это позволяет программе использовать один метод для работы с несколькими классами.
Есть много других методов и концепций, которые встречаются в структурном программировании, но эти чаще всего используются для создания надежного и эффективного программного обеспечения.
Хотите изучить язык программирования Java и научиться использовать структурное программирование на практике? Тогда менторинг — это именно то, что вам нужно! Мы предлагаем индивидуальный подход к каждому студенту и возможность общаться с опытными наставниками, которые помогут вам на каждом этапе обучения. В курс Java Spring входят практические задания, которые позволят вам углубленно изучить все аспекты языка Java и структурного программирования.
Наши наставники имеют многолетний опыт работы с Java и хорошо знакомы со структурным программированием. Они помогут вам понять все особенности этого подхода и научат, как применять его на практике.
Языки структурного программирования
Структурное программирование использовать разные языки, но самые популярные это C, C++, Java и Python. Эти языки используют конструкции структурного программирования, такие как операторы if-else, циклы и функции, что позволяет программистам создавать с их помощью хорошо структурированный и эффективный код.
Кроме того, многие языки программирования имеют специальные методы и концепции, поддерживающие структурное программирование, например объектно-ориентированное программирование, инкапсуляцию, наследование и полиморфизм. Эти методы и концепции помогают программистам создавать надежное и модульное программное обеспечение, которое легко поддерживать и расширять.
В целом, использование принципов и методов структурного программирования может улучшить качество и удобство сопровождения программного обеспечения на любом языке программирования, что делает его важным инструментом для освоения разработчиками.
Что такое структурированное программирование?
Качество программного обеспечения- Том Нолле
Структурированное программирование или модульное программирование — это парадигма программирования, упрощающая создание программ с удобочитаемым кодом и многократно используемыми компонентами.
Все современные языки программирования поддерживают структурное программирование, но механизмы поддержки, как и синтаксис языков программирования, различаются.
Когда модули или элементы кода могут повторно использоваться из библиотеки, также может быть возможно построить структурированный код с использованием модулей, написанных на разных языках, если они могут соответствовать общему интерфейсу модуля или спецификации интерфейса прикладной программы. Однако повторное использование модулей может поставить под угрозу безопасность данных и управление ими, поэтому важно определить и обеспечить соблюдение политики конфиденциальности, контролирующей использование модулей, предоставляющих неявные права доступа к данным.
Структурированное программирование поощряет разделение прикладной программы на иерархию модулей или автономных элементов, которые, в свою очередь, могут содержать другие подобные элементы. Внутри каждого элемента код может быть дополнительно структурирован с использованием блоков связанной логики, предназначенных для улучшения читабельности и удобства сопровождения.
Они могут включать в себя case, который проверяет переменную на набор значений, и repeat, while и for, которые создают циклы, которые продолжаются до тех пор, пока не будет выполнено условие. Во всех структурированных языках программирования безусловная передача управления или оператор goto устарели, а иногда даже недоступны.
Язык структурированного программирования упрощает или обеспечивает соблюдение методов структурированного программирования. Неструктурированные языки также могут поддерживать эти методы, но для этого требуются определенные шаги в разработке и реализации программы. Таким образом, практика структурированного программирования восходит к появлению языков структурированного программирования.
Теоретическая основа структурного программирования восходит к 1950-х годов, с появлением алгоритмического языка (ALGOL) 58 и 60. До этого ясность кода была снижена из-за необходимости создавать тесты условий/действий, заставляя программистов явно писать связанные тесты и действия — с помощью оператора goto или его эквивалента.
Модульное программирование, которое сегодня считается синонимом структурного программирования, появилось десять лет спустя, когда стало ясно, что повторное использование общего кода может повысить производительность разработчиков. В модульном программировании программа делится на полунезависимые модули, каждый из которых вызывается по мере необходимости. Пуристы утверждают, что модульное программирование требует фактической независимости модулей, но большинство групп разработчиков считают модульной любую программу, которая делит логику на отдельные элементы, даже если эти элементы существуют в одной программе.
Современные языки программирования универсально способны создавать структурированный код. Точно так же они также способны создавать код, справедливо описанный как неструктурированный, при неправильном использовании.
Существует три категории структурированного программирования:
- Процедурное программирование. Определяет модули как процедуры или функции, которые вызываются с набором параметров для выполнения задачи. Процедурный язык начинает процесс, которому затем передаются данные. Это также самая распространенная категория, которая подразделяется на следующие:
- Сервисно-ориентированное программирование просто определяет многократно используемые модули как сервисы с объявленными интерфейсами.
- Программирование микросервисов фокусируется на создании модулей, которые не хранят данные внутри, поэтому являются масштабируемыми и устойчивыми при развертывании в облаке.
- Функциональное программирование технически означает, что модули пишутся из функций, и что выходные данные этих функций получаются только из их входных данных. Определение функционального программирования, разработанного для бессерверных вычислений, с тех пор расширилось и стало в значительной степени синонимом микросервисов.
- Объектно-ориентированное программирование (ООП). Определяет программу как набор объектов или ресурсов, которым отправляются команды. Объектно-ориентированный язык определяет ресурс данных и отправляет его командам процесса. Например, процедурный программист может сказать: «Печать (объект)», а программист ООП может сказать: «Сказать объекту распечатать».
- Программирование на основе моделей. Наиболее распространенным примером этого являются языки запросов к базе данных. В программировании базы данных единицы кода связаны с шагами доступа к базе данных и обновляются или запускаются, когда эти шаги происходят. База данных и структура доступа к базе данных определяют структуру кода. Другим примером структуры, основанной на модели, является обратная польская нотация, структура математической задачи, которая позволяет эффективно решать сложные выражения. Квантовые вычисления — еще один пример структурного программирования на основе моделей; квантовому компьютеру требуется определенная модель для организации шагов, и язык просто предоставляет ее.
В программировании базы данных единицы кода связаны с шагами доступа к базе данных и обновляются или запускаются, когда эти шаги происходят. База данных и структура доступа к базе данных определяют структуру кода. Другим примером структуры, основанной на модели, является обратная польская нотация, структура математической задачи, которая позволяет эффективно решать сложные выражения. Квантовые вычисления — еще один пример структурного программирования на основе моделей; квантовому компьютеру требуется определенная модель для организации шагов, и язык просто предоставляет ее. Структурированные программы состоят из структурной иерархии, начинающейся с основного процесса и разлагающейся вниз на более низкие уровни в соответствии с логикой. Эти более низкие структуры являются модулями программы, а модули могут содержать как вызовы других модулей более низкого уровня, так и блоки, представляющие структурированные комбинации условий и действий.
Все это можно объединить в один модуль или единицу кода или разбить на несколько модулей, размещенных в библиотеках.
Модули можно классифицировать как процедуры или функции. Процедура — это единица кода, которая выполняет определенную задачу, обычно ссылаясь на общую структуру данных, доступную для программы в целом. Большая часть данных, с которыми работают процедуры, являются внешними. Функция — это единица кода, которая работает с определенными входными данными и возвращает результат при вызове.
Структурированные программы и модули обычно имеют заголовочный файл или раздел, в котором описываются упомянутые модули или библиотеки, а также структура параметров и интерфейс модуля. В некоторых языках программирования описание интерфейса абстрагируется в отдельный файл, который затем реализуется одной или несколькими другими единицами кода.
Преимущества структурного программирования Структурированное программирование имеет множество преимуществ.
Во-первых, он поощряет реализацию сверху вниз, что улучшает как читабельность, так и удобство сопровождения кода. Структурированное программирование также способствует повторному использованию кода, поскольку даже внутренние модули могут быть извлечены и сделаны независимыми, размещенными в библиотеках, описанными в каталогах и на которые ссылаются многие другие приложения. Наконец, широко признано, что структурированное программирование сокращает время разработки и качество кода.
Эти преимущества обычно рассматриваются как убедительные и даже решающие, и почти все современные разработки программного обеспечения используют структурное программирование.
Недостатки структурного программирования Самым большим недостатком структурного программирования является снижение эффективности выполнения с последующим увеличением использования памяти. Обе эти проблемы возникают из-за введения вызовов к модулю или процессу, которые затем возвращаются вызывающему, когда это сделано.
Системные параметры и системные ресурсы сохраняются в стеке — очереди, организованной по принципу LIFO, или «последним вошел, первым вышел» — и извлекаются при необходимости. Чем больше декомпозируется программная логика, то есть чем больше задействовано модулей, тем больше накладных расходов, связанных с интерфейсом модуля. Все языки структурированного программирования подвержены риску чрезмерной структуризации и потери эффективности.
Структурированное программирование также может применяться неправильно, если выбранный тип структуры не подходит для поставленной задачи. Самый известный пример — решение математических задач. RPL — это эффективный способ постановки и решения математической задачи, поскольку он устраняет необходимость явно указывать порядок выполнения и устраняет рекурсию в коде. Однако, если бы эта проблема была поставлена в процедурной или объектной форме структурированного программирования, полученный код был бы намного менее эффективным, чем версия RPL.
Последнее обновление: март 2023 г.
- Функциональное и объектно-ориентированное программирование: основы
- Краткий обзор декларативного и императивного программирования
- Следуйте примеру Google с руководствами по стилю программирования
- Основные преимущества программирования на Rust
- Различия между процедурным и объектно-ориентированным программированием
Фортран
Автор: TechTarget Contributor
- Метод
(в объектно-ориентированном программировании)
Автор: Роберт Шелдон 18 инструментов обработки данных, которые следует рассмотреть возможность использования в 2023 году
Автор: Мэри ПраттС
Автор: Кинза Ясар
- 3 правила адаптации политик управления изменениями в облаке
Наличие политики управления изменениями может минимизировать риск внесения изменений.
Следуйте этим правилам, чтобы адаптироваться к изменениям в облаке… - Как создать виртуальную машину Google Cloud Spot
Виртуальная машина Google Cloud Spot может помочь вам воспользоваться скидками, но вы должны быть осторожны, чтобы не запускать на ней определенные приложения. Узнать…
- Google удваивает генеративный ИИ
На Google I/O 2023 Пол Нашавати из Enterprise Strategy Group комментирует улучшения ИИ в поиске Google, фотографиях, картах и …
Следуйте этим правилам, чтобы адаптироваться к изменениям в облаке…- 4 навыка корпоративного архитектора, которые никогда не следует упускать из виду
Несмотря на то, что для того, чтобы стать корпоративным архитектором, безусловно, нужно много всего, какие навыки абсолютно необходимы, чтобы остаться на нем…
- Falcor против GraphQL: важные различия
Хотя оба по существу представляют собой два подхода к одинаковой конечной цели, между GraphQL и Falcor есть некоторые ключевые различия .
.. - Краткий обзор языка программирования Carbon
Carbon — это экспериментальный язык программирования, построенный на базе C++, но с новым взглядом на безопасность памяти,…
..- Узнайте, как использовать метод PowerShell Trim
С помощью метода Trim в вашем наборе инструментов PowerShell вы можете писать сценарии для удаления ненужных символов из строк без использования…
- SBOM и безопасность: что нужно знать ИТ и DevOps
Интегрируя создание спецификаций программного обеспечения в жизненный цикл разработки программного обеспечения, ИТ-команды и команды DevOps могут создавать больше …
- Новости Red Hat Summit 2023 и путеводитель по конференции
Используйте этот путеводитель по конференциям Red Hat Summit, чтобы быть в курсе последних тенденций, новых технологий и получать информацию из основных докладов.
..
..- 5 примеров лидера слуг Scrum
Термин «лидер-слуга» был удален из Руководства по Scrum 2020, но это не значит, что он не важен. Вот пять примеров…
- Как решить проблемы с производительностью Python
Python — отличный язык для решения математических и научных задач непрограммистами, даже если такая оптимизация влияет на …
- Скрам против водопада: в чем разница?
Большинство организаций выбирают между методологиями Waterfall и Agile, что часто означает сравнение Scrum и Waterfall. Вот…
- AWS Control Tower стремится упростить управление несколькими учетными записями
Многие организации изо всех сил пытаются управлять своей огромной коллекцией учетных записей AWS, но Control Tower может помочь. Услуга автоматизирует…
- Разбираем модель ценообразования Amazon EKS
В модели ценообразования Amazon EKS есть несколько важных переменных.
Покопайтесь в цифрах, чтобы убедиться, что вы развернули службу… - Сравните EKS и самоуправляемый Kubernetes на AWS
Пользователи AWS сталкиваются с выбором при развертывании Kubernetes: запускать его самостоятельно на EC2 или позволить Amazon выполнять тяжелую работу с помощью EKS. См…
Покопайтесь в цифрах, чтобы убедиться, что вы развернули службу…Почему C называют структурным языком программирования?
Структурированное программирование
C называется структурным языком программирования, потому что для решения большой проблемы язык программирования C делит проблему на более мелкие структурные блоки, каждый из которых отвечает за определенную ответственность. Эти структурные блоки –
- Блоки принятия решений, такие как if-else-elseif, switch-cases,
- Повторяющиеся блоки, такие как цикл For, цикл while, цикл Do-while и т. д.
- подпрограммы/процедуры — функции
Программа, решающая всю задачу, представляет собой набор таких структурных блоков.
Даже более крупный структурный блок, такой как функция, может иметь более мелкие внутренние структурные блоки, такие как решения и циклы.
Структурные блоки C
Положения и условия
Циклы
Функции и процедуры
Примеры структурированных блоков
90 022 Вот пример программы добавления матрицы, которая разделена на эти подпроцедуры — ввод матрицы , отображать матрицу, добавлять матрицу, сохранять результирующую матрицу в файл.
Вот наглядный структурный вид программы.Еще одним хорошим примером является подсчет оценок учащихся. Программа разделена на следующие подмодули: ввод оценок учащегося, получение студенческой записи, обновление студенческой записи, отображение студенческой записи, подсчет оценок. Вот структурный вид программы.
Структурированное программирование дало хорошую организацию для программирования блоков. Но один большой недостаток заключается в том, что подобные функции нельзя сгруппировать внутри модуля или класса. Также функции не могут быть связаны с типом или структурой. Таким образом, данные и функции не могут быть связаны друг с другом. Язык C++ преодолевает эти проблемы, вводя объектно-ориентированную функциональность в свои возможности программирования. Объектно-ориентированное программирование — это следующее усовершенствование всех структурированных языков. C++, Java, C# и все современные языки программирования поддерживают эту возможность.
Преимущества
- Структурированное программирование на C просто, легко понять и реализовать.
