Strukturované metody Jan Smolík

Transkript

1 Strukturované metody Jan Smolík

2 Historie strukturovaných metodik Strukturované programování Programování ve velkém Funkční přístup Yourdan structured method Structured design (Larry Constantine) Datové modelování Relační algebra Data structure diagram Chenovy diagramy

3 Strukturované programování S rozsahem se programy opět stávají nezvladatelné Edsger Wybe Dijkstra: Go To Statement Considered Harmful (1968)

4 Kde jsme to jenom viděli? Sekvence, selekce, iterace Vaření vejce Nemám Mám Vařím P1

5 Teorie struktorovaného programování Tři možnosti skládání programů: Sekvence Selekce Iterace Není úplnou novinkou, vychází už z teorie Turingova stroje

6 Jacksonovo strukturované programování Můžu popsat nejen program ale i jeho data Obrázek: Wikipedia

7 Srovnání vstupních a výstupních dat

8 Výsledná struktura programu

9 Jacksonova metoda Problém nekorespondujících struktur Řešení: rozdělení do podprogramů Podle některých autorů je metoda závislá na datech

10 Strukturované progranovací jazyky ALGOL (1960) Pascal (1970) PL/I Ada Vznikají postupně léta Pozn.: první objektový jazyk: Simula 67, Smalltalk (70. léta) publikováno 1980

11 Programování ve velkém Frank DeRemer, Hans Kron Vidí rozdíl mezi programováním v malém a programováním ve velkém Jazyky pro malé programování určeny pro tvorbu modulů Snaží se budovat jazyk pro programování ve velkém module interconnection language

12 Požadavky MIL Seshora dolů Po jedné úrovni najendou Zezdola nahoru Horizontální komunikace Finální kompozice do jednoho celku

13 Příklad MIL75

14 Funkční přístup Kniha Structured Design Ed Yourdon, Larry Constantine, skutečná učebnice designu Práce s černými skříňkami Kdykoliv potřebujete funkci, navrhněte ji a užívejte ji jako černou skříňku, bez ohledu na to jak ji budete realizovat Přístup shora dolů Foto: computer-museum.org

15 Strukturovaný design Cena vývoje systému je cena odhalování chyb Cena odhalování chyb je cenou chyb programátora Počet chyb roste nelineárně s komplexitou problému Komplexita problému může být snížena rozdělením na malé části Ve výsledku rozdělení na malé části vyvolá větší komplexitu, kvůli závislosti modulů Volná citace, Yourdon: Structured Design

16 Strukturovaný design Snaha o vysokou kohesivitu (cohesion) a nízkou spřaženost (coupling) Odklon od optimalizace kódu za každou cenu Neoptimalizujte Když už musíte optimalizovat, dělejte to, až nakonec, kdy máte všechno správně Snaha o optimalizaci práce programátora ne počítače Použití principu modelování

17 Strukturovaný design Do dneška přežily Data Flow Diagramy Autorem DFD je Larry Constantine

18 Data Flow Diagram Grafický prostředek návrhu a zobrazení funkčního modelu systému Vrstvený (hierarchický) různé úrovně podrobnosti Nástroj

19 DFD základní prvky Terminátor (externí entita) Datový tok (Data Flow) Datový sklad (Data Store) Proces

20 Terminátor Objekt, který nepatří do systému, ale do jeho okolí Začátek nebo konec datového toku, zdroj dat Terminátor

21 Proces Datový proces (fyzická transformace dat) Řídící proces Číslování: V úrovni 0 od 1 do 9 V nižších úrovních číslo nadřazeného procesu Proces

22 Datový tok Abstrakce jakékoliv formy přesunu (předání) dat Objednávka

23 Data Store Místo (dočasného) uložení dat Umožní překlenout časovou mezeru mezi procesy (komunikace procesů v různých časech musí přes data store) Zákazníci

24 Pravidla DFD 3 9 procesů v jednom diagramu S datastorem vždy komunikuje proces (nelze datovým tokem spojit dva datastory, či datastor s terminátorem)

25 Hierarchie DFD Kontextový diagram jen terminátory a jeden proces = systém Úroveň 0 rozvedení systému z kontextového diagramu Nižší úrovně vždy rozvádějí 1 proces z vyšší úrovně

26 Příklad Jednoduchý systém pro známkování studentů. Učitel známkuje studenty podle seznamu, ti se pak mohou dívat na své známky.

27 Kontextový diagram Student ID Udělaná známka Učitel Známkovací systém Seznam studentů Získaná známka Studenti Správce

28 Úroveň 0 ID Známka Udělaná známka 4 Vyhl známky stud známky Známky Student Studenti 3 Zápis známky Získaná známka 1 Zápis seznamu stud. 2 Čtení seznamu stud. Seznam studentů Studenti

29 Structured Systems Analysis and Design Method (SSADM) Peter Checkland Larry Constantine Wayne Stevens Chris Gane & Trish Sarson, authors of Structured Systems Analysis: Tools and Techniques Ed Yourdon Michael A. Jackson

30 SSADM Vodopádová metodika Vyvinuta pro vládu Velké Británie V současné době patří Office of Governement Commerce spadající pod ministerstvo financí Spojeného Království Pod tuto agenturu rovněž spadá MSP, PRINCE2, M_o_R, ITIL

31 SSADM Tři hlavní techniky Logické datové modelování Modelování datových toků (DFD) Modelování chování entit

32 Datové modelování Data Structure Diagrams (síťový model) Relační model Entity set model Chenův Entity Relationship Diagram

33 Relační model Založen na relační algebře Matematický obor Relace je uspořádaná n-tice Operace Projekce (zůžení na určitý počet sloupců) Selekce (výběr řádků) Kartézský součin Přirozený join Equijion Semijoin

34 Chenův diagram Od začátku chápán pro popis reálného světa Od relačního modelu se snaží odlišit přesnějším pomisem sémantiky reálného světa Liší se od dalších přístupů

35 Entity Relationship Diagram Ukazuje vztahy mezi entitami reálného světa Popisuje data, která budou existovat v systému Existuje více notací Velmi podobný relačnímu popisu dat

36 Srovnání ERD a Data Structure Diagrams a) Data structure diagram b) Entity relationship diagram Zdroj: Chen: The Entity-Relationship Model Toward a Unified View of Data

37 ERD Entita Sklad Vztah Entita Materiál Materiál na skladě Asociativní entita

38 Entita Rozlišitelný a identifikovatelný objekt reality (Karel Novák,motor s výr. č ) Jsou slučovány do entitních množin (Osoba, Motor) V ER diagramech modelujeme entitní množiny, přesto se jim říká entity

39 Vztah, kardinalita Vozidlo Obsahuje Kolo

40 Parcialita (volitelnost) Strom Plodí Švestka

41 Vztah sám se sebou Je kamarád Student

42 Příklad Student Studuje Předmět Získal Učí Známka Učitel

43 Atribut Vlastnost entity Základní dělení Totální atribut u každé entity má hodnotu Parciální atribut hodnotu má jen někdy

44 Typy atributů Základní Odvoditelné Primární klíč Cizí klíč

45 Příklad Člověk Rodné číslo Jméno Datum narození Věk SPZ Auta RČ otce Primární klíč: Rodné číslo Totální atribut: RČ, Jméno, Datum narození, RČ otce Parciální atribut: SPZ Auta Cizí klíč: RČ otce, (SPZ) Odvoditelný: Věk (ostatní základní)

46 State Transition Diagram Popisuje časové následnosti procesů funkcí Popisuje stavy systému (entity) a přechody mezi nimi Původně vyvinut ve strukturovaných metodikách, nyní užíván v objektových

47 STD entity Student Student si zapsal předmět Zapiš studenta Test opraven Zapiš známku Nezapsaný Zapsaný Oznámkovaný Omyl Zruš známku

48 Normalizace dat Technika datové analýzy Vhodná pro ověření návrhu logické datové struktury Sada omezení aplikovaných na datové struktury

49 První normální forma Datová struktura nesmí obsahovat opakující se položky Učitel UČO Jméno Učitel UČO Jméno Ident Název předmětu Počet kreditů Předmět Přemět Ident Název předmětu Počet kreditů Předmět

50 Druhá normální forma Datová struktura, která obsahuje složený primární klíč, může obsahovat pouze takové položky, které závisí na celém složeném klíči

51 Druhá normální forma Ident předmětu Číslo cvičení Počet studentů Jméno učitele Počet kreditů Předmět Ident předmětu Počet kreditů Cvičení Ident předmětu Číslo cvičení Počet studentů Jméno učitele Předmět Obsahuje Cvičení

52 Třetí normální forma Všechny neklíčové položky musí záviset na primárním klíči přímo Učitel UČO Jméno Učitel Ident Název předmětu Počet kreditů UČO Jméno Předmět Přemět Ident Název předmětu Počet kreditů Předmět

53 Normalizujte 1NF: Datová struktura nesmí obsahovat opakující se položky 2NF: Datová struktura, která obsahuje složený primární klíč, může obsahovat pouze takové položky, které závisí na celém složeném klíči 3NF: Všechny neklíčové položky musí záviset na primárním klíči přímo