Oprogramowanie Alternatywne

W zakres technologii programowania wchodzą:

●

sposoby prowadzenia projektów informatycznych,

●

metody analizy i projektowania systemów,

●

techniki planowania, szacowania kosztów,

●

harmonogramowania i monitorowania projektów informatycznych,

●

techniki zwiększania niezawodności oprogramowania,

●

sposoby testowania systemów i szacowania niezawodności,

●

sposoby przygotowania dokumentacji technicznej i użytkowej,

●

procedury kontroli jakości,

●

metody redukcji kosztów konserwacji,

●

techniki pracy zespołowej.

Technologia programowania

1. Określanie wymagań – służy do sprecyzowania potrzeb. Na tym

etapie  formułuje  się  wyobrażenia  o  programie  i  jego  działaniu  oraz
precyzuje  wymagania.  Na  podstawie  wymagań  tworzona  jest  tzw.
specyfikacja  projektu,  czyli  zakres  czynności,  jaki  dany  program  ma
wykonywać.  Jeżeli  program  jest  tworzony  na  zamówienie,  należy  w
pewnym momencie zażądać zamrożenia specyfikacji – w przeciwnym
razie  klient  może  zażądać  zmian  (nawet  po  napisaniu  programu),  a

wykonawca będzie to musiał zrobić nieodpłatnie. Czasami nawet mała
zmiana wymagań może w decydujący sposób wpłynąć na sposób
realizacji zamówienia, co może nawet doprowadzić do konieczności
rozpoczęcia praktycznie od nowa.

Fazy powstawania programów

Tworzenie wymagań możliwe jest to na kilka sposobów:

●

wywiad strukturalny – polega na zadawaniu wcześniej

●

opracowanej listy pytań,

●

wywiad swobodny – polega na zadawaniu dowolnych

●

pytań i notowaniu odpowiedzi,

●

ankieta wysyłana do dużej liczby potencjalnych klientów,

●

analiza formularzy i innych dokumentów klienta,

●

analiza cyklu pracy i wykonywanych czynności,

●

analiza scenariuszy używania systemu,

●

konstrukcja prototypu.

Fazy powstawania programów

Dokumentacja fazy określania wymagań powinna zawierać:

●

wprowadzenie: zakres systemu, cele i konteksty jego używania,

●

opis ewolucji systemu: przewidywane zmiany w systemie,

●

specyfikację wymagań funkcjonalnych: jakie czynności i operacje
system powinien wykonywać,

●

specyfikację wymagań niefunkcjonalnych: przy jakich

ograniczeniach system powinien powstać i działać.

●

opis modelu systemu lub jego prototypu,

●

opis wymagań sprzętowych,

●

słownik zawierający wyjaśnienia używanych
w dokumentacji pojęć fachowych i informatycznych.

Fazy powstawania programów

Jeżeli program komputerowy powstaje na użytek programisty, faza

określania wymagań może zostać skrócona do minimum.

Nie powinno się jednak pomijać fazy dokumentacji – powinna oba być
prowadzona przynajmniej w zakresie podstawowym, umożliwiającym
rozwój i modyfikację programu nawet po wielu latach.

Fazy powstawania programów

2. Wybór języka programowania – zależy głównie od przeznaczenia

aplikacji.

Przeważnie

istnieje

przynajmniej

kilka

języków

programowania nadających się budowy systemu spełniającego
wymagania.

Wybór języka programowania może być dokonany przed lub po
stworzeniu algorytmu. W pierwszym przypadku dobór języka może w

znaczny sposób wpłynąć na tok rozumowania i zdeterminować
budowę algorytmu.

Fazy powstawania programów

Wybór języka programowania może być:

●

narzucony przez zamawiającego,

●

pozostawiony woli wykonawcy – musi on wówczas uwzględnić:

•

dziedzinę aplikacji,

•

doświadczenie zespołu programistów,

•

posiadane narzędzia,

•

dostępność gotowych

modułów i bibliotek,

•

potrzeby innych prowadzonych
równolegle prac.

Fazy powstawania programów

3.  Tworzenie  algorytmu  -  jest  to  jeden  z  najważniejszych  etapów
projektowania,  wymaga  on  od  programisty  (bądź  projektanta)
starannego przemyślenia i przygotowania. Nie należy przystępować do
pisania  programu  nie  mając  wyobrażenia  o  jego  budowie.  Takie
postępowanie  wydłuży  zapewne  czas  realizacji  projektu,  zwiększy

prawdopodobieństwo  wystąpienia  błędów  oraz  nie  daje  gwarancji
optymalności  rozwiązań.  Dużych  i  rozbudowanych  programów
praktycznie nie da się napisać bez odpowiednich przygotowań. Jeżeli to
jest  tylko  możliwe  należy  korzystać  z  istniejących  i  sprawdzonych
algorytmów.

Fazy powstawania programów

4. Projektowanie systemu – służy do stworzenia szkieletu kodu

źródłowego (systemu).

Techniki projektowania:

●

projektowanie strukturalne:

•

zorientowane na akcję,

•

zorientowane na dane,

●

projektowanie obiektowe.

Fazy powstawania programów

Faza projektowania składa się z następujących etapów:

●

projektowanie architektury systemu,

●

organizacja danych i ich nazewnictwa,

●

szczegółowe projektowanie modułów,

●

weryfikacja i testowanie.

Fazy powstawania programów

6. Scalanie systemu – w przypadku tworzenia aplikacji przez zespół
programistów należy połączyć wszystkie moduły w jedną całość.
Rozróżnia się trzy podstawowe techniki integracji systemu
informatycznego:

●

metoda zstępująca – najpierw integrowane są moduły sterujące, a
później moduły wykonawcze,

●

metoda wstępująca – najpierw integrowane są moduły wykonawcze
a później sterujące,

●

metoda mieszana – moduły sterujące
integrowane są metodą zstępującą,
a wykonawcze – wstępującą.

Fazy powstawania programów

Integracja całości

Model

Zalety

Wady

Brak izolacji błędów.

Poważne błędy projektowe

wykrywane są bardzo późno.

Porównanie metod integracji systemu.

Metoda zstępująca

Izolacja błędów.

Poważne błędy projektowe są

wykrywane bardzo wcześnie.

Moduły, które mogą być powtórnie

użyte nie są w pełni przetestowane.

Metoda wstępująca

Izolacja błędów.

Moduły, które mogą być powtórnie

użyte są dobrze przetestowane.

Poważne błędy projektowe są

wykrywane bardzo późno.

Metoda mieszana

Izolacja błędów.

Poważne błędy projektowe są

wykrywane bardzo wcześnie.

Moduły, które mogą być powtórnie

użyte są dobrze przetestowane.

Fazy powstawania programów

7. Testy końcowe – służą do ostatecznego potwierdzenia
poprawności systemu. Rozróżnia się następujące etapy testów:

●

testowanie przez Dział Kontroli Jakości,

●

alfa-testy przez wybraną (najczęściej małą) grupę użytkowników,

●

beta-testy przez wybraną (większą) grupę użytkowników,

●

testy akceptacji (na rzeczywistych danych), wykonywane przez
odbiorcę.

Fazy powstawania programów

Kryteria wykonywania testów:

●

użyteczność aplikacji (łatwość użycia, użyteczność oferowanych
funkcji, opłacalność),

●

solidność (częstość krytycznych awarii systemu, czas podniesienia

systemu po awarii, czas odbudowy systemu po awarii),

●

odporność (na zmieniające się warunki otoczenia, błędne dane,
nieoczekiwane reakcje użytkowników),

●

efektywność (szybkość, czas reakcji, zajętość pamięci),

●

poprawność (zgodność ze specyfikacją).

Fazy powstawania programów

Metody wykonywania testów:

●

test „czarnej skrzynki” - odbywa się na poziomie interfejsu,

●

test „szklanej skrzynki” - odbywa się na poziomie kodu

źródłowego.

Fazy powstawania programów

8. Dokumentacja użytkowa – powinna zawierać następujące
elementy:

●

opis funkcjonalny – opis przeznaczenia oraz głównych możliwości
programu,

●

podręcznik użytkownika – opis przeznaczony dla typowych
użytkowników, powinien zawierać:

•

sposoby uruchamiania oraz kończenia pracy z systemem,

•

sposoby realizacji podstawowych funkcji systemu,

•

metody obsługi błędnych sytuacji,

•

sposoby korzystania z systemu pomocy,

•

kompletny przykład korzystania z systemu.

Fazy powstawania programów

●

kompletny opis systemu – część przeznaczona dla doświadczonych

użytkowników, powinien zawierać:

•

szczegółowy opis wszystkich funkcji systemu,

•

informacje o sposobach wywoływania tych funkcji,

•

opisy formatu danych,

•

opisy błędów, które mogą pojawić się w trakcie pracy z
systemem,

•

informacje o wszelkich ograniczeniach dotyczących np. zakresu
danych.

Fazy powstawania programów

●

opis instalacji – przeznaczony dla administratorów systemu.

Powinien zawierać opis procedury instalacyjnej i konfiguracji
programu,

●

podręcznik administratora systemu – zawierający opis możliwości
modyfikacji ustawień systemu oraz sposoby udostępniania go
użytkownikom końcowych.

Fazy powstawania programów

Na jakość dokumentacji mają wpływ następujące czynniki:

●

struktura podręcznika,

●

zachowanie standardów,

●

sposób pisania

(stosowanie formy aktywnej, poprawność gramatyczna i

ortograficzna, krótkie zdania, oszczędność sów, precyzyjna
definicja używanych terminów, powtarzanie trudnych
opisów, stosowanie tytułów i podtytułów sekcji, wyliczeń i
wyróżnień, zrozumiałe odwołania do innych rozdziałów).

Fazy powstawania programów

9. Konserwacja systemu – zawiera zespół czynności, dokonywanych
po stworzeniu aplikacji, obejmujących:

●

poprawianie błędów,

●

udoskonalanie produktu,

●

dostosowywanie do nowych warunków.

Fazy powstawania programów

Koszty konserwacji są często bardzo duże – do 2/3 nakładów

finansowych na aplikacje. Wynika to z następujących przyczyn:

●

poprawki mogą być przyczyną nowych błędów,

●

udoskonalenie wymaga przejścia przez wszystkie fazy produkcji i
dokonania zmian w specyfikacji, projekcie i dokumentacji,

●

poprawione powinny być wszystkie dokumenty, w których znajdują

się informacje dotyczące zmienionych fragmentów produktu.

Fazy powstawania programów

Zarządzanie fazą konserwacji:

●

raport o błędzie – formalna metoda dokumentacji wykrytych przez

użytkowników błędów systemu – musi zawierać informacje
wystarczające do odtworzenia błędu,

●

błędy krytyczne muszą być poprawiane natychmiast, dla
pozostałych powinny zostać opisane przyczyny błędu i ewentualne
metody ich obejścia,

●

opisane raporty o błędach wraz z datą ich poprawienia powinny być
udostępniane wszystkim użytkownikom,

●

błędy niekrytyczne powinny być poprawiane paczkami – obniża to
koszty testowania i modyfikacji dokumentacji,

●

zmodyfikowany produkt powinien być sprawdzony przez niezależny
zespół kontroli.

Fazy powstawania programów

Modele tworzenia programów

Użytkowanie

Koniec

Poprawiaj aż klient

będzie zadowolony

Zbuduj pierwszą wersję

Model

Zbuduj i Poprawiaj

Budowanie

Konserwacja

Określenie wymagań

Sprawdzenie

Specyfikacja

Sprawdzenie

Projektowanie

Sprawdzenie

Implementacja

Sprawdzenie

Integracja

Sprawdzenie

Użytkowanie

Koniec

Zmiana wymagań

Sprawdzenie

Model

kaskadowy

Budowanie

Konserwacja

Modele tworzenia programów

Szybki prototyp

Sprawdzenie

Specyfikacja

Sprawdzenie

Projektowanie

Sprawdzenie

Implementacja

Sprawdzenie

Integracja

Sprawdzenie

Użytkowanie

Koniec

Zmiana wymagań

Sprawdzenie

Prototypowanie

Budowanie

Konserwacja

Modele tworzenia programów

Określenie wymagań

Sprawdzenie

Dla każdej składowej:

•zaprojektuj

•zaimplementuj

•zintegruj

•przetestuj

•dostarcz do klienta

Użytkowanie

Koniec

Specyfikacja

Sprawdzenie

Projekt architektury

Sprawdzenie

Realizacja

przyrostowa

Budowanie

Konserwacja

Modele tworzenia programów

Ryzykowna

realizacja

przyrostowa

Grupa projektująca

Grupa specyfikująca

Specyfikacja

Projektowanie

Dostarczenie

Klientowi

Implementacja

Integracja

Specyfikacja

Projektowanie

Dostarczenie

Klientowi

Implementacja

Integracja

Specyfikacja

Projektowanie

Dostarczenie

Klientowi

Implementacja

Integracja

ła

Grupa Implementująca

Modele tworzenia programów

Analiza ryzyka

Szybki prototyp

Użytkowanie

Koniec

Sprawdzenie

Analiza ryzyka

Specyfikacje

Sprawdzenie

Analiza ryzyka

Projektowanie

Sprawdzenie

Analiza ryzyka

Implementacja

Sprawdzenie

Analiza ryzyka

Integracja

Sprawdzenie

Analiza ryzyka

Zmiana wymagań

Sprawdzenie

Uproszczony

model spiralny

Budowanie

Konserwacja

Modele tworzenia programów

Użytkowanie - Dalszy rozwój

Konserwacja

Integracja

Implementacja

Projektowanie obiektowe

Analiza obiektowa

Określenie wymagań

Obiektowy

model fontanny

Budowanie

Konserwacja

Modele tworzenia programów

Zbuduj i poprawiaj

Model

Model kaskadowy

Prototypowanie

Realizacja przyrostowa

Model spiralny

Modele obiektowe

Zalety

Wady

Nadaje się dla małych programów,

które nie wymagają konserwacji.

Nie nadaje się dla

nietrywialnych programów.

Systematyczne podejście

i sterowanie dokumentami.

Dostarczony produkt może nie

spełniać oczekiwań zamawiającego.

Zapewnia, że produkt będzie

spełniał oczekiwania zamawiającego.

Koszt budowy prototypu.

Szybki zwrot inwestycji

i łatwość konserwacji.

Wymaga otwartej architektury.

Grożba degradacji do modelu

Zbuduj i Poprawiaj

Zawiera wszystkie cechy

powyższych modeli.

Pozwalają na integrację w fazach.

Pozwalają na równoległość faz.

Tylko dla bardzo dużych projektów.

Potrzebna wiedza o analizie ryzyka.

Porównanie modeli tworzenia oprogramowania.

Modele tworzenia programów

Rys. Klasyczny zespół głównego programisty.

Sekretarz

zespołu

Zastępca GP

Programista

Główny programista

Struktury zespołów

Rys. Współczesny zespół programistyczny.

Programista

Manager

zespołu

Lider

zespołu

Struktury zespołów

Rys. Struktura zarządzania technicznego w dużym projekcie.

Programiści

Lider

zespołu

Programiści

Lider

zespołu

Programiści

Lider

zespołu

Kierownik projektu

Struktury zespołów

Rys. Podejmowanie decyzji w dużym projekcie.

Programiści

Lider

zespołu

Programiści

Lider

zespołu

Programiści

Lider

zespołu

Kierownik projektu

Struktury zespołów

Modele tworzenia programów

Zespół demokratyczny

Model

Zalety

Wady

Wysokiej jakości kod jako efekt

pozytywnego nastawienia do szukania

błędów.

Skuteczny w trudnych problemach.

Trudno rozszerzalny.

Porównanie różnych sposobów organizacji zespołu programistycznego.

Klasyczny zespół

głównego programisty

Niepraktyczny.

Współczesny zespół

głównego programisty

Brak w strukturze wysoko

kwalifikowanego

głównego programisty.

Można go zdecentralizować.

Problemy z podziałem zadań

pomiędzy lidera a managera zespołu.

Programowanie strukturalne – metoda programowania, w której kod
źródłowy podzielony jest na niewielkie moduły - procedury, bądź
funkcje - komunikujące się ze sobą jedynie poprzez odpowiednie
interfejsy.

Interfejs  (interface)  –  część  danego  obiektu  widoczna  na  zewnątrz  dla
innych  obiektów.  Jego  zadaniem  jest  umożliwienie  współpracy  z  tym
obiektem  np.  komunikacja  z  nim,  czy  wykorzystanie  jego  innych
właściwości umieszczonych wewnątrz.

Do najpopularniejszych języków strukturalnych zalicza się Pascal, C,

Modula-2.

Rodzaje programowania

Programowanie modularne

(modular programming) - paradygmat

programowania zalecający stosowanie modułów, jako nadrzędnych w
stosunku do procedur, bloków tworzących program. Moduł w pojęciu
programowania modularnego grupuje funkcjonalnie związane ze sobą
dane i procedury i jest reprezentacją obiektu występującego w
programie w jednym egzemplarzu.

Rodzaje programowania

Programowanie imperatywne

– technika programowania, w której

program składa się ze zmiennych oraz modyfikujących je operacji, z
jawnie określonym przepływem sterowania.

Programista używający języka imperatywnego osiąga zamierzony efekt
przez manipulowanie wartościami zmiennych. Przykładami języków
imperatywnych są Fortran, Pascal i C.

Największą zaletą jest bliskość takiej reprezentacji do tego co

rzeczywiście wykonywane jest przez komputer.

Rodzaje programowania

Programowanie  obiektowe  (object-oriented  programming)  –  jest  to
metodologia  tworzenia  programów  komputerowych,  która  definiuje
programy  za  pomocą  „obiektów”  -  elementów  łączących  stan  (czyli
dane) i zachowanie (czyli procedury, tu: metody). Obiektowy program
komputerowy  wyrażony  jest  jako  zbiór  takich  obiektów,

komunikujących  się  pomiędzy  sobą  w  celu  wykonywania  zadań.
Podejście to różni się od tradycyjnego programowania proceduralnego,
gdzie  dane  i  procedury  nie  są  ze  sobą  bezpośrednio  związane.
Programowanie  obiektowe  ma  ułatwić  pisanie,  konserwację  i
wielokrotne użycie programów lub ich fragmentów.

Popularnymi językami obiektowymi są: C++, Java, Smalltalk, Object
Pascal, Beta, Theta, CLOS, Eiffel, Ada98, Python i in. Od lat
osiemdziesiątych języki obiektowe uważa się za szczytowe osiągnięcie
inżynierii oprogramowania.

Rodzaje programowania

Programowanie funkcjonalne

(functional programming) - koncepcja

programowania  bez  używania  przypisań;  w  programowaniu
funkcjonalnym  obliczenie  tej  samej  procedury  z  tymi  samymi
parametrami  powoduje  zawsze  powstanie  tego  samego  wyniku,
procedury  w  programowaniu  funkcjonalnym  mogą  zatem  być
rozważane jako funkcje w rozumieniu matematycznym.

Rodzaje programowania

Programowanie  RAD  (Rapid  Application  Development)  -  termin
komercyjny  (“błyskawiczne  opracowywanie  aplikacji”)  określający
możliwości  pakietu  oprogramowania  działającego  w  graficznym

środowisku okienkowym, służącego do zestawiania aplikacji,
w szczególności – ich interfejsów, z modułów wybieranych z bibliotek
udostępnianych

postaci

drzew

tematycznych.

W zależności od wybranego elementu pakiet RAD wytwarza fragmenty
kodu (np. w języku C++) wraz z odpowiednimi wywołaniami.

Szczegóły odbiegające od standardu uzupełnia ręcznie programista.

Aplikacje wytworzone w środowiskach RAD są z reguły słabo
przenośne i zajmują dużo pamięci, jednak możliwość automatycznego
oprogramowania ich najżmudniejszych elementów (interfejs graficzny)
oraz ułatwiony kontakt ze standardowymi bazami danych powoduje, że

programowanie RAD staje się coraz popularniejsze.

Rodzaje programowania

Programowanie  zdarzeniowe  (sterowane  zdarzeniami)  –  jest  to
metoda  programowania  według  którego  program  jest  cały  czas
bombardowany  zdarzeniami  (events),  na  które  musi  odpowiedzieć.

Przepływ kontroli w takim programie jest całkowicie niemożliwy do
przewidzenia z góry. Programowanie zdarzeniowe jest dominującym
typem programowania GUI - zdarzenia to naciśnięcia myszy, klawiszy,
żądania odświeżenia przez system okienkowy, różne zdarzenia sieciowe
i inne.

W programowaniu zdarzeniowym ważne jest żeby nie obsługiwać zbyt
długo danego zdarzenia, bo blokuje się w ten sposób obsługę innych.
Można to osiągnąć za pomocą asynchronicznego I/O,
wielowątkowości, rozbijania zdarzenia na pod-zdarzenia i wielu innych
mechanizmów.

Rodzaje programowania

Programowanie nieliniowe

(w ujęciu matematycznym) - metody

rozwiązywania problemów opisywanych przez równania różniczkowe
nie dające się sprowadzić do równań liniowych (programowanie

liniowe).

Rodzaje programowania

Programowanie w logice (logic programming) - kierunek rozwojowy
języków programowania, korzystający istotnie z doświadczeń i
osiągnięć logiki matematycznej. Instrukcje języków programowania w

logice przyjmują postaci wzorów logicznych (predykatów).
Programowanie w logice znajduje zastosowanie przy budowaniu
inteligentnych

baz

wiedzy,

systemów

ekspertowych,

w eksperymentach ze sztuczną inteligencją.

Rodzaje programowania

Programowanie

współbieżne

(concurrent

programming) - programowanie procesów
współbieżnych

realizowane

pomocą

specjalnie

zaprojektowanych

języków

programowania

(np.

Linda),

języków

odpowiednio dostosowanych (np. Concurrent
Pascal) lub przy użyciu bibliotek synchronizacji
procesów i wątków.

Rodzaje programowania

Programowanie z użyciem obiektów (object-based programming) -
paradygmat programowania dopuszczający możliwość tworzenia typów
zdefiniowanych przez użytkownika i posługiwania się w programach

danymi  nowo  zdefiniowanych  typów.  Programowanie  z  użyciem
obiektów  jest  zalecane  tam,  gdzie  programowanie  proceduralne  lub
modularne  okazują  się  niewystarczające  z  uwagi  na  potrzebę  użycia
nowych  typów  danych  i  liczne  ich  reprezentacje  (obiekty),  natomiast
programowanie  obiektowe  jest  niepotrzebne  z  powodu  prostych

właściwości przedmiotu programowania.

Rodzaje programowania

Programowanie wstępujące - w
programowaniu

strukturalnym

rozwiązywanie problemu za pomocą

wydzielonych prostszych zadań.

Programowanie zstępujące - w
programowaniu

strukturalnym

rozwiązywanie problemu w jednym

ogólnym, dobrze przemyślanym planie.

Rodzaje programowania

Document Outline